(57)【要約】  本発明に係る冷凍装置は、複数の断熱壁からなる冷凍装置本体（１３）と、冷凍装置本体（１３）に備えられた被冷却物（１９）を収納する貯蔵室（２）と、貯蔵室（２）内を冷却する冷却手段と、を備える、冷凍装置であって、貯蔵室（２）内には、略密閉の独立収納区画（２３）を形成する箱体（２０）が設けられ、箱体（２０）は少なくとも一面が開放可能である開放部（２１）を有するとともに他面は略閉塞されており、独立収納区画（２３）の少なくとも内壁面は金属で構成されている。
2011135863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の断熱壁からなる冷凍装置本体と、前記冷凍装置本体に配置され、被冷却物を収納する貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷却手段と、を備える、冷凍装置であって、
前記貯蔵室内には、略密閉の独立収納区画を形成する箱体が設けられ、
前記箱体は少なくとも一面が開放可能である開放部を有するとともに他面は略閉塞されており、前記独立収納区画の少なくとも内壁面は金属で構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記箱体の前記開放部に蓋体を設け、前記箱体と前記蓋体は同一の金属で構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記箱体内に前記被冷却物を載置するケースを備え、前記ケースの外周が金属で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、冷却室と、冷気を生成する冷却器と、冷却器を低温に維持する冷凍システムと、生成した冷気を前記貯蔵室内に送出するファンと、冷気を前記貯蔵室内に吐出する吐出口と、前記貯蔵室内を循環した冷気を前記冷却器に帰還させる吸入口とから構成され、
前記吐出口から吐出された冷気を前記箱体に当接させることにより前記箱体を冷却し、前記独立収納区画内の被冷却物を冷却することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷却手段によって、前記貯蔵室内は冷凍雰囲気下に保たれており、
前記箱体は少なくともその一部が前記貯蔵室内に暴露されるよう配置され、
前記箱体を低温に保つことにより前記独立収納区画内の被冷却物を冷却することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記貯蔵室は仕切壁によって複数の区画に分割されており、
前記箱体は前記貯蔵室の複数の区画の内の第１の貯蔵室に配置され、
前記第１の貯蔵室に隣接するように第２の貯蔵室が構成されており、
前記第２の貯蔵室は冷凍雰囲気下に保たれており、
前記箱体が前記仕切壁からの伝熱により冷却されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷却器で生成した冷気の方向を可変させる風向可変手段をさらに備え、
前記箱体には箱体吐出口と箱体吸入口が設けられ、
前記箱体内への冷気導入と前記箱体での間接冷却を切り替えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項８】
マイクロ波発生手段をさらに備え、
前記独立収納区画内に収納された前記被冷却物に対して、マイクロ波を印加することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記マイクロ波の照射中は、前記独立収納区画内へ冷気を導入せず、前記箱体からの輻射冷却にて前記独立収納区画内を冷却することを特徴とする請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、冷却室と、冷気を生成する冷却器と、冷却器を低温に維持する冷凍システムと、生成した冷気を前記貯蔵室内に送出するファンと、冷気を前記貯蔵室内に吐出する吐出口と、前記貯蔵室内を循環した冷気を前記冷却器に帰還させる吸入口とから構成され、
前記マイクロ波の照射中は、前記ファンを停止させることを特徴とする請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１１】
前記マイクロ波の照射終了後は、前記独立収納区画内への冷気導入を再開させ、前記箱体からの輻射と導入された冷気で、前記被冷却物を冷却することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波の照射終了後は、前記ファンの動作を再開させ前記貯蔵室内を急速に冷却し、前記箱体を急速に冷却することにより、前記被冷却物を冷却することを特徴とする請求項９または１０に記載の冷凍装置。
【請求項１３】
マイクロ波の出力を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、マイクロ波の出力を大きくし、前記被冷却物を冷却するエネルギーよりも大きなエネルギーを前記被冷却物に印加し、前記被冷却物を解凍することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１４】
前記箱体を加熱する加熱手段をさらに備え、
前記マイクロ波の照射と前記加熱手段の両方で、前記被冷却物を解凍することを特徴とする請求項１３に記載の冷凍装置。
【請求項１５】
前記マイクロ波発生手段および前記冷却手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている状態で保冷室内の温度を急速に低下させるように制御することを特徴とする請求項８に記載の冷凍装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度帯で一定時間保持するようなエネルギー量の前記マイクロ波を印加することを特徴とする請求項１５に記載の冷凍装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記被冷却物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度で一定時間保持した後、前記マイクロ波の印加を停止して前記箱体の温度を低下させるように制御することを特徴とする請求項１５または１６に記載の冷凍装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記被冷却物の温度が凍結点以下の温度帯で一定時間保持されている間に前記被冷却物が過冷却の状態にある場合には、前記被冷却物の過冷却が解除するより前に前記箱体の温度を低下させるように制御することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の冷凍装置を備える、冷蔵庫。
【請求項２０】
前記風向可変手段は、冷蔵室フラップと貯蔵室フラップを備え、
前記貯蔵室は、貯蔵室冷気風路と金属箱体を備え、
前記冷却ファンにより送出された冷気を、前記貯蔵室フラップと前記貯蔵室冷気風路を介して、前記金属箱体内に吐出することを特徴とする請求項１９に記載の冷蔵庫。
【請求項２１】
前記金属箱体内には、箱体吐出口と、箱体吸入口が設けられており、
前記金属箱体において、前記箱体吐出口と前記箱体吸入口は略対角の場所に位置することを特徴とする請求項２０に記載の冷蔵庫。
【請求項２２】
前記貯蔵室の背面断熱壁内には、冷凍室吸入口と、貯蔵室帰還風路が設けられ、
前記貯蔵室吸入口と、前記貯蔵室帰還風路は、前記冷凍室吸入口とは独立して構成されることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項２３】
前記金属箱体内に配置され、前記被冷却物を収納するケースを備え、
前記ケースに前記被冷却物を収納する収納区画を設けたことを特徴とする請求項２１または２２に記載の冷蔵庫。
【請求項２４】
前記金属箱体内にマイクロ（電磁）波照射手段を設け、
前記マイクロ（電磁）波照射手段の近傍に、前記箱体吐出口を設けたことを特徴とする請求項１９から２３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項２５】
前記冷却手段において、前記貯蔵室全体を冷却する第１の冷却ファンと、金属箱体と、前記金属箱体を冷却する第２の冷却ファンと、を備えたことを特徴とする請求項１９から２４のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項２６】
前記第２の冷却ファンは、前記被冷却物の近傍に配置され、概ね前記被冷却物に向けて送風されることを特徴とする請求項２５に記載の冷蔵庫。
【請求項２７】
前記金属箱体は、前記貯蔵室の内、冷凍温度に調整されている冷凍室内に備えられ、前記第２の冷却ファンにより、前記冷凍室内の冷気を前記金属箱体に向け吐出させて前記金属箱体内を冷却することを特徴とする請求項２５または２６に記載の冷蔵庫。
【請求項２８】
前記金属箱体内にマイクロ（電磁）波照射手段を設け、前記マイクロ（電磁）波照射手段の近傍に前記第２の冷却ファンを設けることを特徴とする請求項２５から２８のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
【請求項２９】
複数の断熱壁からなる冷凍装置本体と、前記冷凍装置本体に配置され、被冷却物を収納する貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷却手段と、を備える、冷凍装置の運転方法であって、
前記冷凍装置は、少なくとも内壁面が金属で構成され、少なくとも１つの面が開放されている箱体と、前記箱体内に収納された前記被冷却物にマイクロ波を照射するように構成されているマイクロ波発生手段と、をさらに備え、
前記被冷却物が前記箱体に収納されると、前記冷却手段を停止させるステップ（Ａ）と、
前記マイクロ波発生手段が、前記被冷却物に前記マイクロ波を照射するステップ（Ｂ）と、
前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ）と、
前記冷却手段を作動させるステップ（Ｄ）と、を備えることを特徴とする、冷凍装置の運転方法。
【請求項３０】
前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、
前記ステップ（Ａ）は、
前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ａ１）と、
前記被冷却物の温度が、該被冷却物内の水分子が凝集する第１温度になると、前記冷却手段を停止させるステップ（Ａ２）と、を有することを特徴とする、請求項２９に記載の冷凍装置の運転方法。
【請求項３１】
前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、
前記ステップ（Ｃ）は、
前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、
前記被冷却物の温度が前記第１温度よりも低い温度である第２温度になると、前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ２）と、を有することを特徴とする、請求項２９または３０に記載の冷凍装置の運転方法。
【請求項３２】
前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、
前記ステップ（Ｃ）は、
前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、
前記被冷却物の温度が前記第１温度よりも低い温度である第２温度になり、その後、前記被冷却物の温度が上昇するまでの時間である第１時間経過後に、前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ３）と、を有することを特徴とする、請求項２９または３０に記載の冷凍装置の運転方法。
【請求項３３】
前記第２温度は、最大氷結晶生成帯より低い温度であることを特徴とする、請求項３１または３２に記載の冷凍装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安定した凍結環境を維持しつつ、急速凍結を行える冷凍装置、それを備える冷蔵庫、及び冷凍装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生鮮食品等を冷凍して、その解凍時に鮮度や味を維持するためには、組織体の細胞を破壊しないこと、濃縮（細胞外に溶質が流出する）を抑制することが重要である。通常、低温環境に該食品をおくと、表面から除々に冷却され、最終的に中心部分までが周囲温度に至るため、表面が先に凍りはじめるという現象が起こる。このような場合、食品表面にできた氷結晶が食品内部の未凍結状態の水分を引き出しながら拡大するため、中心部分に向かって大きな針状結晶が生成される。この大きな針状結晶は食品の細胞を破壊するため、解凍時に液汁の流出（ドリップ）が発生して品質低下を招いてしまう。このため、品質評価に肉などの解凍時のドリップ流出量を比較する方法がある。前にも述べたように食品が凍結する際の氷結晶の生成位置、大きさなどに左右されることとなる。この氷結晶が大きいと細胞が破壊され、解凍時のドリップ流出量が増加し、品質低下につながってしまう。一方、氷結晶が小さいと細胞の形状が維持され、解凍時のドリップ流出量は少なくなり、食品のうまみが保持されることになる。【０００３】
そのため、水分を有する生鮮食品、加工食品などの細胞を破壊することなく冷凍するためには、最大氷結晶生成帯（一般的には０℃〜−５℃の氷結晶が最も成長する温度帯）を通過する時間を短くすることが有効である。この時間を短くすることにより、氷の結晶を小さくできるので細胞の破壊を防止できるとともに、濃縮を抑制することができる。このような問題を解決し、高品位な冷凍を実現するための代表的な技術としては、急速冷凍が一般に知られている。この味や鮮度を保持する急速冷凍の方法として、大型冷凍機や、液体窒素や液体二酸化炭素などの極低温液体が用いられている。また具体構成としては、底面に金属板を有する急速冷凍容器と、急速冷凍容器の上面開口上方に急速冷凍容器内の食品を冷却するための冷気を吐出する冷気ダクトを設け、急速冷凍容器の収納深さ寸法を７０〜１００ｍｍとした急速冷凍室を設置するなどして、冷蔵庫での急速冷凍を実施しようとしているもの（例えば、特許文献１参照）がある。【０００４】
しかしながら、前者の大型冷凍機で急速冷凍すると、原理的に被冷凍体表面からの熱伝導により内部を冷却されるため、大きな食品になると冷凍が完結するまでに数分〜数時間要してしまう。そのため、この間に被冷凍体の表面と内部との温度差を生じ、被冷凍の体表面と内部との有効凍結期間差が大きくなり、特に被冷凍体表面の氷の結晶が大きくなって細胞が破壊されたり、濃縮がおこる場合があった。また、後者の極低温液体を用いる方法では、有効凍結期間を短くできるが、原料の供給が必要でコスト高になるという問題があった。さらに、急速冷凍時には極低温冷気を吹きつける必要があるため、省エネについては逆行しているといえる。また、極低温冷気をつくりだすためには、高性能で、巨大な圧縮機を搭載する必要があるなど、コスト的なデメリットも考えられる。【０００５】
また、被冷凍物と極低温液体との温度差が大きいので、被冷凍物の膨張収縮が急速になってしまい、被冷凍物自身に亀裂や破裂などが生じてしまい、外観を損ねてしまうという問題もあった。【０００６】
また、このような課題を解決する手段として、中波、短波、超短波のいずれかの周波数の電磁波を用い冷凍体を誘電加熱し、前記誘電加熱により前記被冷凍体に吸収されるエネルギーよりも大きなエネルギーで冷却して、被冷凍体を凍結させることで被冷凍体表面の氷の結晶を破壊することで、細胞が破壊を抑制するものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８３６８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４５６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、急速冷凍によって被冷凍体表面の氷結晶が大きくなって細胞が破壊されたり、電磁波エネルギーを照射した場合にはできてしまった氷結晶を破壊するものの、冷凍時に温度ムラといった温度分布ばらつき、安定した冷凍を行いにくいという課題を有していた。【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安定した凍結環境を維持しつつ、品質の良い凍結を行える冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、複数断熱壁からなる冷凍装置本体に、被冷却物を収納する貯蔵室を設け、さらに、前記貯蔵室内に略密閉の独立収納区画を形成する箱体を配置し、前記独立収納区画の少なくとも内壁を金属で構成したものである。【００１１】
これにより箱体の伝熱性を高めることができ、独立収納区画内の温度分布をより均一にすることができる。またさらに、箱体からの伝熱による冷却速度の向上により凍結速度を向上させることができる。【００１２】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷凍装置は、安定した凍結環境の維持ができ、高品質で冷凍食品を保存できる冷蔵庫を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における冷凍装置の側面断面図を示すものである。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における箱体の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す冷凍装置の箱体における蓋体との嵌合部を示した模式図である。
【図４】図４は、図１に示す冷凍装置の箱体における蓋体との嵌合部を示した模式図である。
【図５】図５は、本実施の形態１の変形例１における冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本変形例１の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【図７】図７は、本変形例２の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２の冷凍装置の正面図である。
【図９】図９は、図８中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３の冷凍装置の側面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４の冷凍装置の正面図である。
【図１２】図１２は、図１１中のＢ−Ｂ断面を示す側面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態５における冷凍装置の側面断面図を示すものである。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態６の冷凍装置の正面図である。
【図１５】図１５は、図１４中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態７における冷蔵庫の正面図である。
【図１７】図１７は、同実施の形態７における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態８の冷蔵庫の正面図である。
【図１９】図１９は、同実施の形態８における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態９の冷蔵庫の正面図である。
【図２１】図２１は、同実施の形態９における冷蔵庫の側面断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態１０の冷蔵庫の正面図である。
【図２３】図２３は、同実施の形態１０における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態１１の冷蔵庫の正面図である。
【図２５】図２５は、同実施の形態１１における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。
【図２６】図２６は、本発明の実施の形態１２に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図２７】図２７は、本実施の形態１２に係る冷凍装置の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本実施の形態１２における変形例１の冷凍装置の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、複数の断熱壁からなる冷凍装置本体と、前記冷凍装置本体に配置され、被冷却物を収納する貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷却手段と、を備える、冷凍装置であって、前記貯蔵室内には、略密閉の独立収納区画を形成する箱体が設けられ、前記箱体は少なくとも一面が開放可能である開放部を有するとともに他面は略閉塞されており、前記独立収納区画の少なくとも内壁面は金属で構成されている。
【００１６】
これにより、前記箱体の熱伝導性を向上させ、前記独立収納区画内の温度分布ばらつきを少なく抑えることができるので、前記冷凍装置本体の設置環境温度変化や、前記開放部の開放による、前記独立収納区画への暖気流入による温度上昇があった場合でも、すばやく事前に設定された温度への復帰を果たすことができ、安定した冷凍環境の維持ができる。
【００１７】
第２の発明は、前記箱体の前記開放部に蓋体を設け、前記箱体と前記蓋体は同一の金属で構成されているものであり、前記箱体と前記蓋体に同じ程度の熱伝導性を持たせ、前記独立収納区画内の温度分布ばらつきを少なく抑えることにより、安定した冷凍環境の維持ができる。
【００１８】
第３の発明は、前記箱体内に前記被冷却物を載置するケースを備え、前記ケースの外周が金属で覆われるように構成することにより、前記独立収納区画内の温度分布ばらつきを少なく抑えることができ、安定した冷凍環境の維持ができると共に、前記被冷却物の収納や取出し性等の利便性を高めることができる。
【００１９】
第４の発明は、前記冷却手段を、冷却室と、冷気を生成する冷却器と、冷却器を低温に維持する冷凍システムと、生成した冷気を前記貯蔵室内に送出するファンと、冷気を前記貯蔵室内に吐出する吐出口と、前記貯蔵室内を循環した冷気を前記冷却器に帰還させる吸入口とから構成し、前記吐出口から吐出された冷気を前記箱体に当接させることにより前記箱体を冷却し、前記独立収納区画内の被冷却物を冷却するようにしたものであり、前記箱体がより積極的に冷却され、かつ、前記箱体は金属で構成されるため、前記独立収納区画内の前記被冷却物を急速凍結させることができる。
【００２０】
第５の発明は、前記冷却手段によって前記貯蔵室内を冷凍雰囲気下に保ち、前記箱体の少なくとも一部を前記貯蔵室内に暴露させるように配置し、前記箱体を低温に保つことにより前記独立収納区画内の被冷却物を冷却するものであり、前記貯蔵室内からの冷却と前記箱体の良好な熱伝導性により、より速く前記箱体を冷却することができ、前記独立収納区画内の前記被冷却物を急速凍結させることができる。
【００２１】
第６の発明は、前記貯蔵室を仕切壁によって複数の区画に分割し、前記箱体を前記貯蔵室の複数の区画の内の第１の貯蔵室に配置し、また、前記第１の貯蔵室に隣接するように第２の貯蔵室を構成し、前記第２の貯蔵室は冷凍雰囲気下に保たれており、前記箱体が前記仕切壁からの伝熱により冷却されるものであり、前記箱体自体に温度分布が付きにくく、安定した冷却環境の維持ができる。
【００２２】
第７の発明は、前記冷却器で生成した冷気の方向を可変させる風向可変手段と、前記箱体に設けられた箱体吐出口と、箱体吸入口とを備え、前記箱体内への冷気導入と前記箱体での間接冷却を切り替えるものであり、安定した冷凍環境を維持することもでき、場合によって急速凍結を実現することもできる。
【００２３】
第８の発明は、マイクロ波発生手段を備え、前記独立収納区画内に収納された前記被冷却物に対して、マイクロ波を印加するものであり、これにより前記被冷却物の凍結状態を適切に制御することができるようになり、安定した冷凍環境を維持しつつ、過冷却現象を利用した急速凍結を実現することができる。
【００２４】
第９の発明は、前記マイクロ波の照射中は、前記独立収納区画内へ冷気を導入せず、前記箱体からの輻射冷却にて前記独立収納区画内を冷却することにより、前記独立収納区画内の温度分布を均一にし、マイクロ波照射中の安定した凍結環境を維持することができる。
【００２５】
第１０の発明は、前記冷却手段を冷却室と、冷気を生成する冷却器と、冷却器を低温に維持する冷凍システムと、生成した冷気を前記貯蔵室内に送出するファンと、冷気を前記貯蔵室内に吐出する吐出口と、前記貯蔵室内を循環した冷気を前記冷却器に帰還させる吸入口とから構成したものであり、マイクロ波の照射中に前記ファンを停止させることにより、前記独立収納区画内への冷気導入を行わず、前記箱体からの輻射冷却にて、前記独立収納区画内を冷却することにより、前記独立収納区画内の温度分布を均一にし、マイクロ波照射中の安定した凍結環境を維持することができる。
【００２６】
第１１の発明は、マイクロ波の照射終了後に、前記独立収納区画内への冷気導入を再開させ、前記箱体からの輻射と導入された冷気の両方で、前記被冷却物を冷却するものであり、急速凍結を実現することができる。
【００２７】
第１２の発明は、マイクロ波の照射終了後に、前記ファンの動作を再開させ、前記貯蔵室内を急速に冷却することにより、急速凍結を実現することができる。
【００２８】
第１３の発明は、マイクロ波の出力を制御する制御手段を備え、マイクロ波の出力を大きくし、前記被冷却物を冷却するエネルギーよりも大きなエネルギーを前記被冷却物に印加し、前記被冷却物を解凍するものであり、被冷却物の温度ムラを抑えながら解凍することができる。
【００２９】
第１４の発明は、前記箱体を加熱する加熱手段を備え、マイクロ波の照射と加熱手段の両方で、前記被冷却物を解凍するものであり、被冷却物の温度ムラを抑えながらすばやく解凍することができる。
【００３０】
第１５の発明は、対象物を冷却する冷却手段と、前記対象物を収納する保冷室と、マイクロ波を印加するマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段および冷却手段を制御する制御手段からなり、制御手段は対象物の過冷却が解除する以前に保冷室の温度を低下させるように制御することを特徴とするもので、過冷却解除後の氷結晶核の成長を最小限に抑えることができる。
【００３１】
第１６の発明は、対象物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度帯で一定時間保持するようなエネルギー量のマイクロ波を印加することを特徴とするもので、凍結温度以下で過冷却状態を長く維持することができる。
【００３２】
第１７の発明は、対象物の温度が凍結点以下より低下した温度帯あるいは最大氷結晶生成帯を通過した温度で一定時間保持した後、マイクロ波の印加を停止して保冷室の温度を低下させるように制御することを特徴とするもので、過冷却の温度低下を促すことができる。
【００３３】
第１８の発明は、対象物が過冷却状態となった場合には、対象物の過冷却状態を深い状態で維持しつつ過冷却解除前すなわち過冷却中から急速に冷凍できるので、水分子の凝集を抑制しつつ冷凍するので氷結晶生成のもととなる氷結晶核の生成および成長を抑制しながら凍結させる高品位冷凍が実現できる。
【００３４】
第１９の発明は、第１から第１８の発明のいずれかの発明の冷凍装置を備える、冷蔵庫である。
【００３５】
第２０の発明は、前記風向可変手段に、冷蔵室フラップと、貯蔵室フラップを設け、また、前記貯蔵室には、貯蔵室冷気風路と、金属箱体を備え、前記冷却ファンにより送出された冷気を前記貯蔵室フラップと前記貯蔵室冷気風路を介して、前記金属箱体内に吐出するものであり、前記金属箱体内に収納された前記被冷却物に対し、積極的に冷風を送出することができ、急速に凍結させることが可能になる。
【００３６】
第２１の発明は、前記金属箱体内に、箱体吐出口と、箱体吸入口を設け、前記箱体吐出口と、前記箱体吸入口を略対角の位置に配置したものであり、前記金属箱体内の温度分布の偏りを改善し、安定した凍結環境を維持することができる。
【００３７】
第２２の発明は、前記貯蔵室の背面断熱壁内に、冷凍室吸入口と、貯蔵室帰還風路を設け、前記貯蔵室吸入口と前記貯蔵室帰還風路を前記冷凍室吸入口とは独立して構成したものであり、前記貯蔵室内の比較的高温な空気が冷凍室内に吐出されることを防ぎ、冷凍室内に保存されている食品の温度上昇を防止することができる。
【００３８】
第２３の発明は、前記金属箱体内に配置され、前記被冷却物を収納するケースを備え、前記ケースには前記被冷却物を収納する収納区画を設けたものであり、使用者に前記被冷却物の収納位置を明示的に知らせることを可能とし、前記箱体吐出口近傍に前記被冷却物を配置させることができ、前記被冷却物を集中的に冷却し、急速凍結が可能になる。
【００３９】
第２４の発明は、前記金属箱体内にマイクロ（電磁）波照射手段を設け、前記マイクロ（電磁）波照射手段近傍に、前記箱体吐出口を配置したものであり、最も加熱効率が高い部位に前記被冷却物を収納した場合に、積極的に前記被冷却物を冷却し、急速凍結を可能にすることができる。
【００４０】
第２５の発明は、前記冷却手段に前記貯蔵室全体を冷却する第１の冷却ファンと、金属箱体と、前記金属箱体を冷却する第２の冷却ファンとを設けたものであり、より積極的に前記金属箱体を冷却することが可能となり、冷却速度を向上させることができる。また、前記扉の開放により、前記金属箱体内に暖気が流入した場合でも素早く冷却することが可能であり、安定した冷凍環境を維持することができる。
【００４１】
第２６の発明は、前記第２の冷却ファンを前記被冷却物の近傍に配置し、概ね前記被冷却物に向けて送風するよう構成されているため、前記被冷却物を収納した場合に、冷却能力を前記被冷却物に集中させることができ、より効率的に急速凍結させることができる。
【００４２】
第２７の発明は、前記金属箱体を前記貯蔵室の内、冷凍温度に調整されている冷凍室内に配置し、前記第２の冷却ファンにより、前記冷凍室内の冷気を前記金属箱体に向け吐出させて、前記金属箱体内を冷却するものであり、霜取り中など冷蔵庫の冷却運転が停止している状態でも前記金属箱体内を冷却することができ、温度上昇を最小限に抑え、安定した冷凍環境を維持することができる。
【００４３】
第２８の発明は、前記金属箱体内にマイクロ（電磁）波照射手段を設け、前記マイクロ（電磁）波照射手段近傍に前記第２の冷却ファンを配置したものであり、最も加熱効率が高い部位に前記被冷却物を収納した場合に、積極的に前記被冷却物を冷却し、急速凍結を可能にすることができる。
【００４４】
第２９の発明は、複数の断熱壁からなる冷凍装置本体と、前記冷凍装置本体に配置され、被冷却物を収納する貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷却手段と、を備える、冷凍装置の運転方法であって、前記冷凍装置は、金属で構成され、少なくとも１つの面が開放されている箱体と、前記箱体内に収納された前記被冷却物にマイクロ波を照射するように構成されているマイクロ波発生手段と、をさらに備え、前記被冷却物が前記箱体に収納されると、前記冷却手段を停止させるステップ（Ａ）と、前記マイクロ波発生手段が、前記被冷却物に前記マイクロ波を照射するステップ（Ｂ）と、前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ）と、前記冷却手段を作動させるステップ（Ｄ）と、を備えることを特徴とする。
【００４５】
第３０の発明は、前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、前記ステップ（Ａ）は、前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ａ１）と、前記被冷却物の温度が、該被冷却物内の水分子が凝集する第１温度になると、前記冷却手段を停止させるステップ（Ａ２）と、を有することを特徴とする。
【００４６】
第３１の発明は、前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、前記ステップ（Ｃ）は、前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、前記被冷却物の温度が前記第１温度よりも低い温度である第２温度になると、前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ２）と、を有することを特徴とする。
【００４７】
第３２の発明は、前記冷却装置は、前記被冷却物の温度を検知する温度検知手段、をさらに備え、前記ステップ（Ｃ）は、前記温度検知手段が、前記被冷却物の温度を検知するステップ（Ｃ１）と、前記被冷却物の温度が前記第１温度よりも低い温度である第２温度になり、その後、前記被冷却物の温度が上昇するまでの時間である第１時間経過後に、前記マイクロ波発生手段を停止させるステップ（Ｃ３）と、を有することを特徴とする。
【００４８】
第３３の発明は、前記第２温度は、最大氷結晶生成帯より低い温度であることを特徴とする。
【００４９】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００５０】
（実施の形態１）
［冷凍装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍装置の側面断面図を示すものである。図２は、同実施の形態の箱体を示す斜視図である。
【００５１】
図１において、冷凍装置本体１３は、天面断熱壁１４と、底面断熱壁１５と、側面断熱壁１６と、背面断熱壁１７と、冷却室断熱壁１８とから構成されている。なお、図示はしていないが、側面断熱壁は左右に同様のものが一対存在する。
【００５２】
この冷凍装置本体１３内部には、被冷却物１９を冷却、保存する空間としての貯蔵室２が設けられている。この貯蔵室２の開口部には扉４が設けられており、パッキン５によって扉４と冷凍装置本体１３の間を空気的に遮断し、貯蔵室２を密閉状態に保っている。
【００５３】
貯蔵室２内部には箱体２０が配置されている。この箱体２０は、扉４に面する壁が開放状態である開放部２１を持ち、かつ、他面は略閉塞されるよう形成されている。一方、扉４には蓋体２２が取り付けられている。この蓋体２２は、扉４が閉状態では、箱体２０の開放部２１にその一部が入り込み、箱体２０を略密閉し独立収納区画２３を形成している。本実施の形態では、箱体２０と蓋体２２は、ステンレス、アルミ、鋼板などの金属で構成されている。したがって、独立収納区画２３の内壁面は金属で覆われていることになる。尚、箱体２０と蓋体２２は必ずしもその全てを金属で構成する必要はなく、例えば独立収納区画２３の内壁面だけでも良い。具体的な方法としては、内壁に金属板を貼り付けたり、蒸着工法等で金属皮膜を形成しても良い。
【００５４】
前記箱体２０内には、被冷却物１９を載置して収納するケース３が設けられており、扉４を開くことによりケース３を手前方向に引き出し、被冷却物１９の出し入れを可能にしている。尚、扉４の開放動作としては様々なものが考えられ、扉４の上下辺のいずれかを軸にして回転させても良く、また、扉４の左右辺を軸にして回転させても良い。さらには、スライドレール等を用いて扉４を手前方向に水平移動させても良い。また、ケース３は、扉４の動作に連動してもしなくてもどちらでも良く、本実施の形態における効果に変わりはない。
【００５５】
背面断熱壁１７と、冷却室断熱壁１８に囲まれる空間が冷却室２４であり、冷却室２４内には、冷却器７とファン８が配置されている。また、背面断熱壁１７には、冷却室２４から貯蔵室２内へ冷気を吐出する吐出口２５と、貯蔵室２から冷却室２４内へ冷気を帰還させる吸入口２６が設けられている。冷却器７と、ファン８と吐出口２５と、吸入口２６と、冷凍システム２７で冷却手段を構成している。尚、冷凍システムには様々な方式が考えられる。例えば、圧縮機を用いる蒸気圧縮式冷凍システムや、吸収式冷凍システムや、ペルチェ式冷凍システム等を用いることができる。
【００５６】
箱体２０の天面にはアンテナ１２が配置され、マイクロ波発生手段２８と同軸ケーブル等で電気的に接続されている。また、同じく箱体２０の天面には温度検知手段２９が配置され、制御手段３０と電気的に接続されている。さらにこの制御手段３０は、マイクロ波発生手段２８とも電気的に接続されている。尚、マイクロ波発生手段は様々な方式が考えられる。例えば、ＳｉやＧａＡｓ、ＳｉＣやＧａＮなどの半導体を用いたものや、マグネトロンを用いたものもある。また、アンテナ１２や温度検知手段２９は、必ずしも箱体２０の天面にある必要はなく、背面や側面、底面にあっても良い。また、マイクロ波発生手段２８にマグネトロンを用いる場合は、アンテナ１２ではなく、導波管を用いて箱体２０内にマイクロ波を給電しても良い。また、温度検知手段２９には様々な方式が考えられるが、例えば、赤外線を検知できる赤外線センサや、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると良い。
【００５７】
また、前述したファン８と冷凍システム２７は、制御手段３０と電気的に接続されている。
【００５８】
［冷凍装置の動作］
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５９】
まず、冷却室２４内に配置された冷却器７は、冷凍システム２７によって、−２５℃〜−３０℃程度に冷却される。これによって冷却室２４内の空気が冷却され、ファン８によって吐出口２５を通り貯蔵室２内に送出される。
【００６０】
吐出口２５の下流側には箱体２０が配置されており、吐出口２５から貯蔵室２内に送出された冷気は、箱体２０に当接し、箱体２０自体を冷却する。前述したように、箱体２０は金属で構成されたり、少なくともその一部に金属が用いられているため、その良好な熱伝導性により箱体２０全体をすばやく、かつ、均一に冷却することが可能である。この時、扉４に取り付けられた蓋体２２も箱体２０と同一の金属で構成されているため、熱伝導性が良く、すばやく均一に冷却されることになる。したがって、箱体２０と蓋体２２に囲まれた独立収納区画２３内は、温度分布のばらつきを最小限に抑えて均一に冷却されることとなる。また、金属の箱体２０に積極的に冷気を当接させることにより、箱体２０を急速に冷却し、それによって、独立収納区画２３内に収納された被冷却物１９を急速に冷凍することが可能となる。
【００６１】
貯蔵室２内を循環し、箱体２０を冷却した冷気は、吸入口２６から冷却室２４に帰還し、冷却器７によって再び冷却される。
【００６２】
箱体２０の天面に取り付けられた温度検知手段２９は、独立収納区画２３内部の空気温度、ケース３、または、被冷却物１９の温度を検知することができる。この温度情報は、電気的に接続された制御手段３０に電気信号として送られ、制御手段３０は、事前に設定された温度になるよう、ファン８や冷凍システム２７を適切に制御する。具体的には、ファン８や冷凍システム２７の運転間隔を可変させたりできる。尚、冷凍システムに蒸気圧縮式冷凍システムを用いる場合には、圧縮機の回転数を制御して、冷却器７の温度自体を可変させることも可能である。具体的な設定温度としては、−２０℃程度、−７℃程度、−３℃程度が考えられる。通常の冷凍保存としては−２０℃狙いに温度調節され、食品等を比較的軟らかく保存する場合には−７℃狙いに温度調節され、また、微凍結状態を維持する場合には−３℃狙いに温度調節されたりする。これらの温度設定は一例であり、この３種類のみに限定されるものではない。
【００６３】
独立収納区画２３にはケース３が配置されているが、使用者は扉４を開放し、ケース３を手前側に引き出すことができる。この状態で、食品等の被冷却物１９をケース３内に載置した後、再びケース３を元の位置に戻し、扉４を閉めることになる。ケース３が無い場合を考えると、独立収納区画２３の奥側へは手が届きにくかったり、また、手前側に被冷却物１９を多数収納した場合には、奥側のスペースにアクセスしづらくなり、収納性が落ちることになる。ケース３を用い、手前に引き出せるように構成することにより、ケース３の奥側のスペースへの被冷却物１９の収納性を向上させ、利便性を向上させることができる。また、前述したように、独立収納区画２３の少なくとも内壁は金属で構成されており、ケース３内部もすばやく温度分布のばらつきを最小限に抑えて、均一に冷却することが可能である。したがって、金属で囲まれた独立収納区画２３内にケース３を配置することで、使用者の被冷却物１９の収納に際する利便性の向上と、温度分布のばらつきを抑えた均一な冷凍環境の維持を両立させていることになる。
【００６４】
また、扉４を開放すると、冷凍装置本体１３外の暖気が、独立収納区画２３内部に流入することになるが、独立収納区画２３内壁は金属で構成されているため、一旦温度上昇したとしてもすばやく設定温度まで復帰することができる。
【００６５】
本実施の形態の場合、独立収納区画２３内は、温度検知手段２９、制御手段３０、冷凍システム２７、及びその他の冷却手段によって約−７℃に温度調整されている。仮に、この独立収納区画２３内のケース３に、比較的高温である約１５℃程度の被冷却物１９を収納するとする。独立収納区画２３内は約−７℃に温度調節されているため、収納された被冷却物１９は周囲から熱を奪われ、徐々に温度が低下していく。この被冷却物１９の温度は、箱体２０の天面に設けられた温度検知手段によって検知され、５℃まで低下したところで、制御手段３０からマイクロ波発生手段２８に信号が送られ、マイクロ波発生手段２８でマイクロ波を発生させる。このマイクロ波の周波数は２．５４ＧＨｚである。
【００６６】
このマイクロ波は、電気的に接続された同軸ケーブル等でアンテナ１２に送られ、アンテナ１２から被冷却物１９に対して照射される。この時、被冷却物１９に印加する電力は約３Ｗであり、被冷却物１９を冷却するエネルギーよりも十分に小さく、マイクロ波を照射することで被冷却物１９が温度上昇することはない。尚、マイクロ波の周波数を２．５４ＧＨｚであるとしたが、本実施の形態での効果はこの周波数に限定されるものではなく、例えば、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下であれば良い。
【００６７】
ここで、被冷却物１９は、肉などの内部に水分を含んだ食品であるとする。マイクロ波を加熱しない場合は、被冷却物１９は、その表面から中心部に向かって徐々に凍結していくことになる。一方、マイクロ波を照射した被冷却物１９は、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態となる。ここで、過冷却状態とは、凍結点以下の温度に冷却された時に、熱力学的に安定な結晶が現れずに、不安定な液体状態で保持されている状態を言う。
【００６８】
過冷却状態になった被冷却物１９が、ある一定の温度、例えば−６℃になったことを温度検知手段２９が検知すると、制御手段３０からの信号により、マイクロ波発生手段２８の運転を止めたり、あるいは、出力を可変させたりする。このようにして、被冷却物１９に対して、外部からある種の外乱を加えると過冷却状態が解除される。過冷却空間のどこか１箇所で過冷却が解除された場合には、その影響はほとんど瞬間的に過冷却空間全体に伝播するため、進行速度の極めて速い凍結が被冷却物１９内部で生じる。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。この作用は、通常の急速凍結手法（極低温冷気利用等）で得られる冷凍品質と同様の結果を得るものであり、急速凍結を実質的に実現したものであると言える。
【００６９】
また、過冷却状態を維持するためには、マイクロ波の照射に加えて、独立収納区画２３内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、箱体２０と蓋体２２が金属で構成されていることは、温度分布のばらつきを抑制し、運転中の温度変化幅を少なくすることに寄与している。
【００７０】
またさらに、使用者の安全上、マイクロ波が独立収納区画２３外に漏洩することを防止する必要があり、箱体２０と蓋体２２が金属であることは、この目的に合致しているものである。尚、箱体２０における蓋体２２との嵌合部１９０はマイクロ波が漏れないような構成になっている。また、マイクロ波漏洩防止という観点においても、箱体２０と蓋体２２はその全てを金属で構成する必要はなく、独立収納区画２３の内壁面のみで良い。
【００７１】
ここで、箱体２０における蓋体２２との嵌合部１９０について、図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。
【００７２】
図３及び図４は、図１に示す冷凍装置の箱体における蓋体との嵌合部を示した模式図である。図３（ａ）及び図４（ａ）は、箱体の断面図であり、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す矢印ｂ方向から見た模式図である。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）においては、ハッチングを省略している。
【００７３】
図３に示すように、冷凍装置の箱体２０は、基台３００と電波伝搬方向抑制板３１０を有している。電波伝搬方向抑制板３１０は、箱体２０（基台３００）の開口部２１（図２参照）に設けられている。基台３００の開放部２１と電波伝搬方向抑制板３１０で、インピーダンス変換部１１９が構成されている。
【００７４】
インピーダンス変換部１１９は、開口部２１９ａを電波の入り口とする。そして、基台３００には、２段の絞り加工を施されている。具体的には、基台３００は、絞り部に対向する電波伝搬方向抑制板３１０との隙間の寸法が、それぞれ、Ｈ１とＨ２の２つの異なる寸法をなるように加工されている。また、電波伝搬方向抑制板３１は、基台３００の対向する面が、略Ｔ字状の突起部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ・・・をピッチＰ１間隔で周期配列するように形成されている。この略Ｔ字状の突起部３１０ａ等は、幅寸法Ｗ１、Ｗ２、長さ寸法Ｌ１、Ｌ２となるように形成されている。
【００７５】
なお、図３（ｂ）に示すように、インピーダンス変換部１１９の根元２１９ｂに位置する電波伝搬方向抑制板３１０の長さ寸法Ｌ０に相当する領域は、スリットを設けず連続した板面とし、電波伝搬方向抑制板３１０の機械的強度を保証させている。
【００７６】
そして、電波伝搬方向抑制板３１０と基台３００との隙間を複数段に変化させた構成により、板面幅Ｗ１とＷ２が同じ寸法構成（幅Ｗ）とした場合において、電波伝搬方向抑制板３１０の根元２１９ｂ側の段によって形成される隙間Ｈ１と板面幅Ｗに基づき決定される特性インピーダンス値を、電波伝搬方向抑制板３１０の先端側の段によって形成される隙間Ｈ２と板面幅Ｗに基づき決定される特性インピーダンス値よりも大きくする（目安として約２倍）ことによるインピーダンス変換作用によって、電波伝搬方向抑制板３１０は根元２１９ｂからその先端部に至る長さを伝送波長の１／４より充分に小さい長さで構成することができる。
【００７７】
さらに、本実施例で示すように、電波伝搬方向抑制板３１０にはスリットによって隔離されるとともに、板面幅をＷ１およびＷ２とした略Ｔ字状の突起部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ・・・を周期配列する構成を採ることにより、電波伝搬方向抑制板３１０の根元側の段によって形成される隙間Ｈ１と板面幅Ｗ１に基づき決定される特性インピーダンス値と、先端側の段によって形成される隙間Ｈ２と板面幅Ｗ２に基づき決定される特性インピーダンス値と、の関係をさらに大きくすることができる。このため、電波伝搬方向抑制板３１０の先端部に至る長さを伝送波長の１／４よりさらに充分に小さい長さで構成できる。
【００７８】
なお、基台３００の絞り段数は、３段、あるいはさらに多い段数に構成してもかまわない。例えば、図４には、基台４３０が３段絞り加工したインピーダンス変換部４１９の概略構成を示す。この場合、電波伝搬方向抑制板４３１のピッチＰ１１でもって周期配設される突起部４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃ・・・は、基台４３０の各段（隙間Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３）にそれぞれ対応した幅寸法Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、長さ寸法Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３を形成させることができる。
【００７９】
［変形例１］
次に、本実施の形態１における冷凍装置の変形例について説明する。
【００８０】
本実施の形態１における変形例１は、冷凍装置の動作（制御）の一例を示すものである。なお、本変形例１の冷凍装置の構成は、実施の形態１における冷凍装置と同じであるため、マイクロ波発生手段、温度検知手段、及び制御手段の具体的構成以外は、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
図５は、本実施の形態１の変形例１における冷凍装置の概略構成を示す模式図である。図６は、本変形例１の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【００８２】
［冷却装置の構成］
マイクロ波発生手段２８は、被冷却物１９に印加するマイクロ波を発生させる装置である。マイクロ波発生手段２８は、冷却手段に要するエネルギーよりも被冷却物が吸収するマイクロ波のエネルギーよりも小さくなるように制御手段３０により制御される。図３に示すように、マイクロ波発生手段２８は、発信装置５０と、増幅器５１と、分配器５２と、反射電力検出手段５３と、発信制御部５４と、アンテナ１２と、を備えている。発信装置５０はマイクロ波を発信させることのできる装置であり、本変形例１では半導体素子を用いてマイクロ波を発信させている。半導体素子にはＳｉやＧａＡｓ、ＳｉＣやＧａＮなどを用いることができる。これらの半導体素子を用いた発信装置５０では１００Ｗ以下の低出力のマイクロ波を発信させることができる。冷凍もしくは冷蔵雰囲気の中で被冷却物１９である食品の温度低下を妨げない程度のマグネトロンの出力は１００Ｗ以下であり、さらに１０Ｗ以下でも高精度で制御できることが望ましい。なお、３０Ｗ以下のマイクロ波を照射することで、冷却しながらマイクロ波を照射する場合と凍結した被冷却物を解凍する際にマイクロ波を照射する場合の両方を一つの発信装置５０で実現することもできる。
【００８３】
また、半導体素子を用いることでマグネトロンに比べて大幅に小型化が実現でき、保存装置の大型化せずにすむ。半導体素子から出力されるマイクロ波は増幅器５１で増幅し、分配器５２を介して貯蔵室２に設けられたアンテナ１２から被冷却物１９に印加される。
【００８４】
反射電力検出手段５３は、被冷却物１９に吸収されずに貯蔵室２内で反射されるマイクロ波の電力を検出する装置である。被冷却物１９に印加するマイクロ波の周波数が一定の場合、被冷却物１９の温度が変化すると反射電力のエネルギーも変化するので、この特性を利用して反射電力検出手段５３で被冷却物１９の温度を検出することも可能である。また、この反射電力検出手段５３では被冷却物の形状や量に応じて最もマイクロ波の吸収効率が高くなる周波数を検出できる。発信制御部５４は、反射電力検出手段５３で検出したマイクロ波の周波数を選択して発信装置５０から発生させる処理部である。被冷却物１９に対して最適な周波数のマイクロ波を印加するのでマイクロ波の電力量を最低限に抑えることが可能である。
【００８５】
温度検知手段２９は、貯蔵室２に収納される被冷却物１９の温度を直接検出する。本実施の形態の場合、温度検知手段２９は、非接触で被冷却物１９の温度を検出することのできる装置である。なお、反射電力検出手段５３と温度検知手段２９の複数の装置で被冷却物１９の温度を測定することで、温度検知の精度を向上させることも可能である。
【００８６】
制御手段３０は、マイクロ波発生手段２８の動作を制御する装置である。温度検知手段２９および反射電力検出手段５３から（または、いずれか一方の手段）の情報に基づいて被冷却物１９の温度が凍結点以上かつ１０℃以下の範囲内で選定される閾値に到達した時点でマイクロ波発生手段２８を作動させ、マイクロ波を被冷却物１９に印加するように制御を行う。
【００８７】
［冷却装置の動作（制御）及び作用］
まず、貯蔵室２に被冷却物１９を収納し、図６に示すように被冷却物１９の温度が５℃に到達した時点でマイクロ波発生手段２８が作動し、貯蔵室２内へマイクロ波を印加する。マイクロ波の印加のタイミングは被冷却物の水分子が集合し始める１０℃から、水分子間の凝集が強くなる５℃付近が良い。これらの温度域でマイクロ波が印加されると、水分子の凝集を効率的に抑制し、氷結晶核の生成も抑制されて安定的に過冷却状態にすることが可能となる。
【００８８】
また、印加するマイクロ波の電力量としては被冷却物１９を冷却するエネルギーよりも小さく設定する。実験的には１５０ｇの豆腐に対し１Ｗ印加したときに温度低下して過冷却が安定的に発現することを確認している。
【００８９】
マイクロ波が印加されている間、保冷室内は−１０℃から被冷却物の凍結点までの温度帯の間の一定温度で保持される。ここでは、一例として−１０℃で維持する。−１０℃雰囲気でマイクロ波が印加された状態では、被冷却物の凍結点が過ぎても凍結することなく、温度低下していき被冷却物の内外温度は均一化される。被冷却物１９の温度が凍結点を通過して貯蔵室２との温度差が小さくなってくると、冷却室の冷却エネルギーが被冷却物１９へ伝達されにくくなり、温度低下も緩やかになり一定温度に保持される。例えば、保冷室が−１０℃で１Ｗのマイクロ波を印加した豆腐１５０ｇでは−４℃から−５℃で温度変化が小さくなって一定温度に維持される。この時の温度低下速度が一定値以下になった時点でカウントしていっての時間が経過したことを検知した後、冷却室内の温度をすばやく低下させるように制御手段１７は冷却手段１２を作動させる。
【００９０】
一例としては、このように被冷却物の内外温度が均一化された場合には、過冷却状態となる場合がある。このような場合に、例えば温度低下率が０．０５℃／ｍｉｎ以下で５分間経過した後に貯蔵室２内が−２０℃になるように急激に温度低下させ、貯蔵室２が−２０℃に到達する間、または−２０℃に到達した後に被冷却物の過冷却が自然に解除される。
【００９１】
過冷却解除すると数秒の内に均一で小さな氷結晶が形成されて、その潜熱で温度が凍結点まで上昇する。この状態では完全に凍結した状態ではなく、形成された氷結晶の間に未凍結部分が存在する。この未凍結部分の水分が大きな氷結晶に成長しないようにするには急速に凍結する必要がある。
【００９２】
よって、上記のように一定時間保持されて、温度低下も緩やかになり一定温度に保持される状態で過冷却が生じている場合には、被冷却物の過冷却状態が解除される前に保冷室内を急速に低温にしておくことで、過冷却解除時にはすでに急速凍結が可能な状態となっていて未凍結部分の氷結晶の成長を最低限に抑えて冷凍することができる。
【００９３】
また、制御手段は被冷却物の過冷却が解除して凍結点にまで温度が上昇したことを検知してからマイクロ波の印加を停止する。マイクロ波の電力が低減することでさらに被冷却物の過冷却後の急速凍結は加速することができる。
【００９４】
以上のように、被冷却物が一定温度に保持された状態で保冷室の温度を低下させておくことで、内外温度がほぼ均一になった状態で被冷却物がすぐさま急速凍結されることで、外側から順に凍ることによる組織破壊が抑制され、大きな氷結晶を生成せず、氷結晶の成長を抑制した均一で小さな氷結晶を実現することができ、被冷却物の組織構造の破壊が起こらない高品位な凍結を実現することができる。
【００９５】
さらに、被冷却物が過冷却状態になった場合には、過冷却解除の前に保冷室の温度を低下させておくことで、過冷却解除後に被冷却物がすぐさま急速凍結されることで、過冷却解除後の凍結不十分な水分も急速凍結され、過冷却で生成した均一で小さな氷結晶の成長を抑制し、被冷却物の構造を破壊が起こらない高品位な凍結を実現することができる。
【００９６】
なお、一定時間とは、必ずしも予め決めた所定時間ではなく、例えば、被冷却物の品温が一定温度となってから所定時間経過した時間とするのが望ましく、この場合には、被冷却物の品温が例えば−３℃〜−５℃といったある一定の範囲内でそれ以上低下しない場合を基点として、一定時間後を設定することができる。
【００９７】
また場合によっては、冷却開始から一定時間という時間設定としても良い。
【００９８】
なお、０℃付近の凍結点以下に到達しないで凍結温度を一定時間維持した場合も、マイクロ波の印加が停止して急速凍結の状態になるので、被冷却物が緩慢凍結になることを回避できる。
【００９９】
［変形例２］
本実施の形態１における変形例２は、冷凍装置の動作（制御）の一例を示すものである。なお、本変形例２の冷凍装置の構成は、変形例１の冷凍装置と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
図７は、本変形例２の冷却装置の動作（制御）と被冷却物及び貯蔵室内の温度経過を示す模式図である。
【０１０１】
［冷却装置の動作（制御）及び作用］
まず、被冷却物１９を貯蔵室２に収納する。被冷却物１９の表面温度が一例として２℃に到達した時点でマイクロ波発生手段１４を作動し、貯蔵室２内にマイクロ波が印加される。被冷却物１９は５℃付近で水分子の凝集が起こるが、マイクロ波が印加されると水の凝集が抑制されて氷結晶核の生成も抑えられる。また、被冷却物の表面部が２℃に到達して水分子の凝集が起こり始めていても印加されたマイクロ波によって凝集状態がなくなる。そして、氷結晶核の生成が抑えられて凍結点を超えても凍ることなく過冷却状態となる。過冷却状態が進んで被冷却物１９の温度が−４℃〜−５℃に到達した時点を検知してマイクロ波の印加を停止する。この時、マイクロ波の電力分のエネルギーが減少することにより、被冷却物内の冷却エネルギーの割合が増加して−４℃〜−５℃からさらに温度が低下し、深い過冷却状態を実現することができる。過冷却は深い（低温）ほど、過冷却解除後の凍結率が高くなり、高品質な冷凍ができる。
【０１０２】
さらに、マイクロ波の印加を停止してからの温度低下の変化Δｔ（℃）が閾値以下になったことを検知して冷却室の温度を低下させることで、被冷却物１９がいつ過冷却を解除する前に急速凍結できる環境となり得る。なお、マイクロ波の印加を停止してからΔｔ（℃）が変化なし（温度低下しない）場合は直ちに冷却室の温度低下を開始することが望ましい。
【０１０３】
以上のように、被冷却物の凍結点を通過してから過冷却が安定的になる段階に到達した時点でマイクロ波の印加を停止することで、さらに低温の過冷却状態が実現でき、また、余剰のマイクロ波の電力を削減して省電力化も可能となる。
【０１０４】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２の冷凍装置の正面図である。図９は、図８中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。尚、実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図８、図９において、冷凍装置本体１３は比較的大きな貯蔵室２を備えている。貯蔵室２内部の上方には金属で構成された箱体２０が配置されており、この箱体２０は、その天面が天面断熱壁１４に、右側面が右側の側面断熱壁１６に、背面が背面断熱壁１７に、それぞれ略密着するように隣接して設けられている。箱体２０の左側面、及び底面は貯蔵室２内に暴露している状態になっている。尚、本実施の形態では、箱体２０の配置を貯蔵室２の右上として説明したが、発明の効果はこの配置に限定されるものではなく、左上配置でも良いし、左右側面がそれぞれ断熱壁に隣接していても良い。箱体２０の少なくとも１面が貯蔵室２内に暴露されていれば効果があるものである。
【０１０６】
扉４において、箱体２０の前面開放部に相当する位置には、金属で構成された蓋体２２が設けられており、この箱体２０と蓋体２２で、略密閉された独立収納区画２３を形成している。尚、蓋体２２は必ずしも扉４に設ける必要はなく、例えば、箱体２０に開閉自在に取り付けられていても良い。
【０１０７】
背面断熱壁１７において、箱体２０の左方に上部吐出口３１と、箱体２０の下方に下部吐出口３２が設けられている。また、吸入口２６も同様に背面断熱壁１７の下方に設けられている。
【０１０８】
背面断熱壁１７には、貯蔵室２内部の温度を検知する貯蔵室温度検知手段３３が配置されており、制御手段３０とは電気的に接続されている。尚、貯蔵室温度検知手段３３には、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると安価に構成することができる。
【０１０９】
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１１０】
冷却室２４内の空気は冷却器７によって低温に冷却され、ファン８によって上部吐出口３１と下部吐出口３２を通じて貯蔵室２内部に吐出される。貯蔵室２内は、貯蔵室温度検知手段３３で検知する温度情報と、制御手段３０によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態の場合は、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。
【０１１１】
したがって、箱体２０の左側面と底面は冷凍雰囲気下に暴露しており、左側面と底面が冷却されることにより、箱体２０全体が冷却されることになる。この時、箱体２０は金属で構成されているため、良好な熱伝導性を持っており、箱体２０の一部を冷却することで全体をすばやく冷却することが可能である。また、蓋体２２も箱体２０と同様の金属で構成されているため、略密閉された独立収納区画２３内部をすばやく冷却できる。その結果、独立収納区画２３内の、ケース３内に載置された被冷却物１９を急速凍結することができるようになる。さらには、箱体２０と蓋体２２は金属であるため、独立収納区画２３内の温度分布ばらつきを抑制する効果もある。
【０１１２】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３の冷凍装置の側面断面図である。尚、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成については、同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
図１０において、冷凍装置本体１３の内部は、仕切壁３４によって、第１の貯蔵室３５と第２の貯蔵室３６に分割されている。この仕切壁３４は薄い板状に形成されており、断熱壁に比較して、熱伝導性が良く構成されている。
【０１１４】
箱体２０は、第１の貯蔵室３５内に配置されており、下面が仕切壁３４に略密着している。
【０１１５】
第２の貯蔵室３６内の背面断熱壁１７には、吐出口２５と吸入口２６が設けられている。また、背面断熱壁１７には第２の貯蔵室３６内部の温度を検知する貯蔵室温度検知手段３３が配置されており、制御手段３０と電気的に接続されている。
【０１１６】
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１１７】
実施の形態２と同様に、冷却室２４内の空気は冷却器７によって低温に冷却され、ファン８によって吐出口２５を通じて第２の貯蔵室３６内に吐出される。第２の貯蔵室内は貯蔵室温度検知手段３３で検知する温度情報と、制御手段３０によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態では、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。
【０１１８】
仕切壁３４は薄く形成され、積極的な断熱性は付与しておらず、第２の貯蔵室３６内から第１の貯蔵室３５への伝熱が可能となっている。第２の貯蔵室３６内を実施の形態２よりも比較的に低い温度に温度調整すれば、第１の貯蔵室３５内を十分に冷却することができる。
【０１１９】
箱体２０は仕切壁３４に略密着しており、第１の貯蔵室３５内を冷却すると同時に、密着面の熱伝導により箱体２０自体が冷却される。この時、箱体２０は金属で構成されているため良好な熱伝導性を持っており、箱体２０の下面を冷却することで全体をすばやく冷却することができる。また、蓋体２２も箱体２０と同様の金属で構成されているため、略密閉された独立収納区画２３内部をすばやく冷却できる。その結果、独立収納区画２３内のケース３内に載置された被冷却物１９を急速凍結することができるようになる。さらには、箱体２０と蓋体２２は金属であるため、独立収納区画２３内の温度分布ばらつきを抑制する効果もある。
【０１２０】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４の冷凍装置の正面図である。図１２は、図１１中のＢ−Ｂ断面を示す側面断面図である。尚、実施の形態１から３と同一の構成については、同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１２１】
図１１、図１２において、冷凍装置本体１３は比較的大きな貯蔵室２を備えている。貯蔵室２内部の上方には金属で構成された箱体２０が配置されており、この箱体２０は、その下面を貯蔵室２内に暴露するように構成されている。
【０１２２】
扉４には、箱体２０の前面開放部に相当する位置に、金属で構成された蓋体２２が設けられており、この箱体２０と蓋体２２で、略密閉された独立収納区画２３を形成している。
【０１２３】
箱体２０の背面には、その上方に箱体吐出口３７と、下方に箱体吸入口３８が設けられている。この箱体吐出口３７と箱体吸入口３８は、両方とも複数の小径穴で構成されている。尚、これら複数の小径穴はマイクロ波が漏洩しない程度の大きさに設定されている。
【０１２４】
独立収納区画２３内には、ケース３が配置されており、被冷却物１９を収納できるようになっている。また、箱体２０の天面には温度検知手段２９が設けられており、制御手段３０と電気的に接続されている。同じく箱体２０の天面にはアンテナ１２が設けられており、マイクロ波発生手段２８と電気的に接続されている。このマイクロ波発生手段は、制御手段３０とも電気的に接続されている。
【０１２５】
背面断熱壁１７において、箱体吐出口３７と相対する位置に、冷却室２４からの冷気を箱体２０内に送出する箱体吐出風路３９が設けられている。また、箱体吸入口３８と相対する位置には、箱体２０からの冷気を冷却室２４に帰還させる箱体帰還風路４０が設けられている。また、箱体２０の下方には、貯蔵室２内部に冷気を送出する吐出口２５と、貯蔵室２内部の冷気を冷却室２４に帰還させる吸入口２６が設けられている。
【０１２６】
また、背面断熱壁１７には、貯蔵室２内部の温度を検知する貯蔵室温度検知手段３３が配置されており、制御手段３０とは電気的に接続されている。
【０１２７】
冷却室２４内には、冷却器７とファン８が配置されている。ファン８の上方には、風向可変手段４１が設けられており、箱体吐出風路３９と連結されている。さらに、この風向可変手段４１は制御手段３０と電気的に接続されている。尚、風向可変手段４１には様々な方式が考えられ、例えば、電動でフラップの開閉を制御する電動ダンパや、温度によるガスの膨張を利用してフラップの開閉を制御する機械式ダンパなどが考えられる。本実施の形態では電動ダンパを利用したものとする。
【０１２８】
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１２９】
冷却室２４内の空気は冷却器７によって低温に冷却され、ファン８によって吐出口２５から貯蔵室２内に吐出される。貯蔵室２内は、貯蔵室温度検知手段３３で検知する温度情報と、制御手段３０によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態の場合は、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。また、この場合は、風向可変手段４１は閉じられており、箱体吐出風路３９へ冷気が送出されることはない。
【０１３０】
したがって、箱体２０の底面は冷凍雰囲気下に暴露しており、底面が冷却されることにより、箱体２０全体が冷却されることになる。この時、箱体２０は金属で構成されているため、良好な熱伝導性を持っており、箱体２０の一部を冷却することで全体をすばやく冷却することが可能である。また、蓋体２２も箱体２０と同様の金属で構成されているため、略密閉された独立収納区画２３内の、ケース３内に載置された被冷却物１９を急速凍結することができるようになる。さらには、箱体２０と蓋体２２は金属であるため、独立収納区画２３内の温度分布ばらつきを抑制する効果もある。
【０１３１】
また、使用者が比較的高温の被冷却物１９を食品収納ケース内に収納した場合は、箱体２０の天面に設けた温度検知手段２９が被冷却物１９の温度を検知し、温度情報を制御手段３０に送る。制御手段３０にて所定温度以上であると判定されれば、制御手段３０から風向可変手段４１へと信号が送られ、風向可変手段４１を開き、箱体吐出風路３９へと冷気を送出する。箱体吐出風路３９を通過した冷気は、箱体吐出口３７から独立収納区画２３内に入り被冷却物１９を冷却する。被冷却物１９を冷却した冷気は、箱体吸入口３８から箱体帰還風路４０に入り、冷却室２４内に帰還する。このように、独立収納区画２３内内の被冷却物１９の温度により、冷気の流れを制御することができ、より精密な急速凍結制御をすることができるようになる。
【０１３２】
また、実施の形態１と同じように、独立収納区画２３内を−７℃に温度調整し、比較的高温である約１５℃の被冷却物１９を収納した場合を考えると、上記の動作に従って独立収納区画２３内に冷気が導入される。実施の形態１では、箱体２０からの間接冷却によって被冷却物１９を冷却したが、本実施の形態では冷気を導入することによる直接冷却にて被冷却物１９を冷却することができ、より速く被冷却物１９の温度を下げることができる。被冷却物１９が投入時の温度約１５℃から５℃になった時点で、アンテナ１２からマイクロ波が照射されるのであるが、独立収納区画２３内への冷気導入により、被冷却物１９の５℃到達時間を短縮することができる。
【０１３３】
被冷却物１９に対してマイクロ波を照射している間は、風向可変手段４１を閉じ、独立収納区画２３内への冷気導入を停止する。被冷却物１９は、箱体２０からの間接冷却のみで温度を徐々に下げていき、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態になる。この過冷却状態は、被冷却物１９の温度が所定温度に達するまで継続される。過冷却状態を維持するためには、マイクロ波の照射に加えて、独立収納区画２３内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、独立収納区画２３への冷気導入を停止して箱体２０からの間接冷却に切り替えるのはこのためである。
【０１３４】
被冷却物１９が所定温度に達した場合、例えば−６℃に達したことを温度検知手段２９が検知すると、何らかの外乱を被冷却物１９に加え、過冷却状態を解除させる。この過冷却解除がきっかけとなり、被冷却物１９内部に進行速度が極めて速い凍結が発生する。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。尚、被冷却物１９に外乱を加えるためには様々な方法が考えられる。例えば、照射するマイクロ波の出力を可変させたり、出力を止めたりしても良い。また、過冷却継続中は冷気導入を停止していたが、冷気導入を再開させ、送風の刺激でもって過冷却を解除しても良い。
【０１３５】
以上のように、本構成をとれば、被冷却物１９の温度検知による独立収納区画２３内の急速冷却、過冷却状態に適する安定な凍結環境の維持が両立できることになる。
【０１３６】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における冷凍装置の側面断面図を示すものである。尚、実施の形態１から４と同一の構成については、同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１３７】
［冷却装置の構成］
図１３に示すように、箱体２０の底面には、加熱手段５７が設けられている。尚、加熱手段５７の設置位置は箱体２０の底面に限るものではない。また、加熱手段５７は、箱体２０を加熱することができればどのような形態であってもよいが、例えば、シーズヒータ等の各種のヒータを用いることができる。
【０１３８】
また、前述したファン８と、冷凍システム２７と、加熱手段５７も制御手段３０と電気的に接続されている。
【０１３９】
［冷却装置の動作（制御）及び作用］
本実施の形態の場合、独立収納区画２３内は、温度検知手段２９、制御手段３０、冷凍システム２７、及び箱体吐出口３７と箱体吸入口３８を通じて独立収納区画２３内を循環する冷気によって、約−２０℃に温度調整されている。仮に、この独立収納区画２３内のケース３に、比較的高温である約１５℃程度の被冷却物１９を収納するとする。独立収納区画２３内は約−２０℃に温度調節されているため、収納された被冷却物１９は周囲から熱を奪われ、徐々に温度が低下していく。この被冷却物１９の温度は、箱体２０の天面に設けられた温度検知手段２９によって検知され、５℃まで低下したところで、制御手段３０からマイクロ波発生手段２８に信号が送られ、マイクロ波発生手段２８でマイクロ波を発生させる。このマイクロ波の周波数は２．５４ＧＨｚである。このマイクロ波は、電気的に接続された同軸ケーブル等でアンテナ１２に送られ、アンテナ１２から被冷却物１９に対して照射される。この時、被冷却物１９に印加する電力は約３Ｗであり、被冷却物１９を冷却するエネルギーよりも十分に小さく、マイクロ波を照射することで被冷却物１９が温度上昇することはない。尚、マイクロ波の周波数を２．５４ＧＨｚであるとしたが、本実施の形態での効果はこの周波数に限定されるものではなく、例えば、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下であれば良い。
【０１４０】
また、温度検知手段２９によって、比較的高温の被冷却物１９が収納されたことを検知すると、制御手段３０によって、ファン８の運転を停止する。これにより、独立収納区画２３内の温度は徐々に上昇していく。例えば、被冷却物１９の温度が５℃になった時、すなわち、マイクロ波が照射される時に、独立収納区画２３内が−７℃程度になるよう調整される。
【０１４１】
ここで、被冷却物１９は、肉などの内部に水分を含んだ食品であるとする。マイクロ波を加熱しない場合は、被冷却物１９は、その表面から中心部に向かって徐々に凍結していくことになる。一方、マイクロ波を照射した被冷却物１９は、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態となる。ここで、過冷却状態とは、凍結点以下の温度に冷却された時に、熱力学的に安定な結晶が現れずに、不安定な液体状態で保持されている状態を言う。
【０１４２】
過冷却状態になった被冷却物１９が、ある一定の温度、例えば−６℃になったことを温度検知手段２９が検知すると、制御手段３０からの信号により、マイクロ波発生手段２８の運転を止めたり、あるいは、出力を可変させたりする。このようにして、被冷却物１９に対して、外部からある種の外乱を加えると過冷却状態が解除される。過冷却空間のどこか１箇所で過冷却が解除された場合には、その影響はほとんど瞬間的に過冷却空間全体に伝播するため、進行速度の極めて速い凍結が被冷却物１９内部で生じる。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。この作用は、通常の急速凍結手法（極低温冷気利用等）で得られる冷凍品質と同様の結果を得るものであり、急速凍結を実質的に実現したものであると言える。
【０１４３】
また、過冷却状態を維持するためには、マイクロ波の照射に加えて、独立収納区画２３内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、箱体２０と蓋体２２が金属で構成されていることと、ファン８の運転を停止させ、独立収納区画２３内への冷気導入を中断することは、温度分布のばらつきを抑制し、運転中の温度変化幅を少なくすることに寄与している。
【０１４４】
また、過冷却状態が解除された後は、ファン８の運転を再開させ、独立収納区画２３内へ冷気を導入する。これにより、冷気による直接冷却と、箱体２０からの輻射冷却の効果で、被冷却物１９を急速に凍結させることが可能になる。
【０１４５】
一方、マイクロ波の出力を増大させると、凍結した被冷却物１９の解凍を行うこともできる。
【０１４６】
使用者が、冷凍装置の解凍モード（図示せず）を選択すると、制御手段３０によってマイクロ波発生手段２８の出力を増大させ、アンテナ１２を通じて被冷却物１９にマイクロ波が照射される。この照射されるマイクロ波の出力は冷却エネルギーよりも大きく、その結果、被冷却物１９の温度は徐々に上昇する。同時に、ファン８を停止させ、さらには加熱手段５７を発熱させることにより、独立収納区画２３自体の温度を０℃以上に上昇させていく。仮に、マイクロ波の照射のみであれば、独立収納区画２３が冷凍雰囲気であるため、被冷却物１９の昇温速度が遅かったり、被冷却物１９に温度ムラができたりする。また、ファン８の停止や加熱手段５７の発熱のみであった場合にも、被冷却物１９に温度ムラができるのは同様である。したがって、ファン８の停止や加熱手段５７の発熱により、雰囲気温度を上げることにより解凍速度を上げ、同時に、マイクロ波を照射することにより被冷却物１９内の温度ムラを抑え、高品位な解凍を行うことができる。
【０１４７】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６の冷凍装置の正面図である。図１５は、図１４中のＡ−Ａ断面を示す側面断面図である。尚、実施の形態１から５と同一の構成については、同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１４８】
図１４、図１５において、冷凍装置本体１３は比較的大きな貯蔵室２を備えている。貯蔵室２内部の上方には金属で構成された箱体２０が配置されており、この箱体２０は、その下面を貯蔵室２内に暴露するように構成されている。また、箱体２０の下部には加熱手段３３が設けられている。
【０１４９】
尚、被冷却物の冷凍動作、作用は実施の形態４と同様であり、詳細な説明は省略する。また、解凍についての動作、作用は実施の形態５と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１５０】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７における冷蔵庫の正面図であり、図１７は、同実施の形態７における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。
【０１５１】
図１６、図１７において、冷蔵庫１００の冷蔵庫本体である断熱箱体１０１は、主に鋼板を用いた外箱１０２と、ＡＢＳなどの樹脂で成型された内箱１０３と、外箱１０２と内箱１０３との間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とで構成され、周囲と断熱され、仕切壁によって複数の貯蔵室に断熱区画されている。最上部には冷蔵室１０４、その冷蔵室１０４の下部に貯蔵室１０５と製氷室１０６が横並びに設けられ、その貯蔵室１０５と製氷室１０６の下部に冷凍室１０７、そして最下部に野菜室１０８のそれぞれの貯蔵室が配置される構成となっている。
【０１５２】
一般に冷蔵室１０４は回転式の扉を有し、貯蔵室１０５、製氷室１０６、冷凍室１０７、野菜室１０８は、それぞれレール（図示しない）等で構成された引き出し式の扉を有する。
【０１５３】
また、引き出し式の扉を有したそれぞれの貯蔵室は、レール（図示しない）等に載置されたケースを有し、貯蔵室１０５には貯蔵室ケース１０５ａ、製氷室１０６には製氷室ケース１０６ａ、冷凍室には冷凍室上段ケース１０７ａ、冷凍室下段ケース１０７ｂ、野菜室１０８には野菜室上段ケース１０８ａ、野菜室下段ケース１０８ｂが配置される。
【０１５４】
冷蔵室１０４は冷蔵保存のために凍らない温度である冷蔵温度帯に設定されており、通常１℃〜６℃とし、野菜室１０８は冷蔵室１０４と同等の冷蔵温度帯もしくは若干高い温度設定の野菜温度帯２℃〜８℃としている。冷凍室１０７は冷凍温度帯に設定されており、冷凍保存のために通常−２２℃〜−１５℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０℃や−２５℃の低温で設定されることもある。
【０１５５】
貯蔵室１０５は、天面断熱壁１２１、底面断熱壁１２２、右側面断熱壁１２３、左側面断熱壁１２４、貯蔵室背面壁１２８、背面断熱壁１２９、扉１１９の６面で構成され、被冷却物１２０を冷却、保存する空間として設けられている。この貯蔵室１０５の開口部には扉１１９が設けられており、パッキン１１８によって扉１１９と断熱箱体１０１の間を空気的に遮断し、貯蔵室１０５を密閉状態に保っている。
【０１５６】
貯蔵室１０５内部には箱体１２５が配置されている。この箱体１２５は、扉１１９に面する壁が開放状態である開放部１３６を持ち、かつ、他面は略閉塞されるよう形成されている。一方、扉１１９には蓋体１２７が取り付けられている。この蓋体１２７は、扉１１９が閉状態では、箱体１２５の開放部１３６にその一部が入り込み、箱体１２５を略密閉し、独立収納区画１２６を形成している。本実施の形態では、箱体１２５と蓋体１２７は、ステンレス、アルミ、鋼板などの金属で構成されている。したがって、独立収納区画１２６の内壁面は金属で覆われていることになる。尚、箱体１２５と蓋体１２７は必ずしもその全てを金属で構成する必要はなく、例えば独立収納区画１２６の内壁面だけでも良い。具体的な方法としては、内壁に金属板を貼り付けたり、蒸着工法等で金属皮膜を形成しても良い。
【０１５７】
貯蔵室１０５内の箱体１２５内には、被冷却物１２０を載置して収納する貯蔵室ケース１０５ａが設けられており、扉１１９を開くことにより貯蔵室ケース１０５ａを手前方向に引き出し、被冷却物１２０の出し入れを可能にしている。尚、扉１１９の開放動作としては様々なものが考えられ、扉１１９の上下辺のいずれかを軸にして回転させても良く、また、扉１１９の左右辺を軸にして回転させても良い。さらには、スライドレール等を用いて扉１１９を手前方向に水平移動させても良い。また、貯蔵室ケース１０５ａは、扉１１９の動作に連動してもしなくてもどちらでも良く、本実施の形態における効果に変わりはない。
【０１５８】
断熱箱体１０１の天面部は冷蔵庫の背面方向に向かって階段状に凹みを設けた形状であり、この階段状の凹部に機械室１０１ａを形成して、機械室１０１ａに、圧縮機１０９、水分除去を行うドライヤ（図示せず）等の冷凍サイクルの高圧側構成部品が収容されている。すなわち、圧縮機１０９を配設する機械室１０１ａは、冷蔵室１０４内の最上部の後方領域に食い込んで形成されることになる。
【０１５９】
このように、手が届きにくくデッドスペースとなっていた断熱箱体１０１の最上部の貯蔵室後方領域に機械室１０１ａを設けて圧縮機１０９を配置することにより、従来の冷蔵庫で、使用者が使いやすい断熱箱体１０１の最下部にあった機械室のスペースを貯蔵室容量として有効に転化することができ、収納性や使い勝手を大きく改善することができる。
【０１６０】
冷凍サイクルは、圧縮機１０９と凝縮器（図示しない）と減圧器であるキャピラリー（図示しない）と冷却器１１２とを順に備えた一連の冷媒流路から形成されており、冷媒として炭化水素系冷媒である例えばイソブタンが封入されている。
【０１６１】
圧縮機１０９はピストンがシリンダ内を往復動することで冷媒の圧縮を行う往復動型圧縮機である。断熱箱体１０１に、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクルの場合は、それらの機能部品が機械室１０１ａ内に配設されている場合もある。
【０１６２】
また、本実施の形態では冷凍サイクルを構成する減圧器をキャピラリーとしたが、パルスモーターで駆動する冷媒の流量を自由に制御できる電子膨張弁を用いてもよい。
【０１６３】
なお、本実施の形態における、以下に述べる発明の要部に関する事項は、従来一般的であった断熱箱体１０１の最下部の貯蔵室後方領域に機械室を設けて圧縮機１０９を配置するタイプの冷蔵庫に適用しても構わない。
【０１６４】
貯蔵室１０５と冷凍室１０７の背面には冷気を生成する冷却室１１０が設けられ、冷凍室１０７の背面には、冷凍室１０７と断熱区画するために構成された冷凍室背面断熱壁１１１が構成されている。冷却室１１０内には、冷却器１１２が配設されており、冷却器１１２の上部空間には、強制対流方式により冷却器１１２で冷却した冷気を冷蔵室１０４、貯蔵室１０５、製氷室１０６、冷凍室１０７、野菜室１０８、に送風する冷却ファン１１３が配置される。
【０１６５】
貯蔵室１０５の冷却は、冷却ファン１１３の強制対流により、吐出口１３０から貯蔵室１０５内に流入した冷気が、貯蔵室１０５を冷却し、冷却後の温度が上がった冷気が吸入口１３１から吸い込まれ、冷却器１１２で熱交換され、再び冷たい冷気となり、循環を繰り返すことで行われる。
【０１６６】
尚、冷凍サイクル（冷凍システム）には様々な方式が考えられる。例えば、圧縮機を用いる蒸気圧縮式冷凍システムや、吸収式冷凍システムや、ペルチェ式冷凍システム等を用いることができる。
【０１６７】
箱体１２５の天面にはアンテナ１３２が配置され、マイクロ（電磁）波発生手段１３４と同軸ケーブル等で電気的に接続されている。また、同じく箱体１２５の天面には温度検知手段１３３が配置され、制御手段１３５と電気的に接続されている。さらにこの制御手段１３５は、マイクロ（電磁）波発生手段１３４とも電気的に接続されている。尚、マイクロ（電磁）波発生手段は様々な方式が考えられる。例えば、ＳｉやＧａＡｓ、ＳｉＣやＧａＮなどの半導体を用いたものや、マグネトロンを用いたものもある。また、アンテナ１３２や温度検知手段１３３は、必ずしも箱体１２５の天面にある必要はなく、背面や側面、底面にあっても良い。また、マイクロ（電磁）波発生手段１３４にマグネトロンを用いる場合は、アンテナ１３２ではなく、導波管を用いて箱体１２５内にマイクロ（電磁）波を給電しても良い。また、温度検知手段１３３には様々な方式が考えられるが、例えば、赤外線を検知できる赤外線センサや、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると良い。
【０１６８】
また、前述した圧縮機１０９、冷却ファン１１３、ラジアント加熱手段１１４は、制御手段１３５と電気的に接続されている。
【０１６９】
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
【０１７０】
まず、冷凍サイクルの動作について説明する。庫内の設定された温度に応じて制御手段１３５からの信号により冷凍サイクルが動作して冷却運転が行われる。圧縮機１０９の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器（図示せず）である程度凝縮液化し、さらに冷蔵庫本体である断熱箱体１０１の側面や背面、また断熱箱体１０１の前面間口に配設された冷媒配管（図示せず）などを経由し断熱箱体１０１の結露を防止しながら凝縮液化し、キャピラリーチューブ（図示せず）に至る。その後、キャピラリーチューブでは圧縮機１０９への吸入管（図示せず）と熱交換しながら減圧されて低温低圧の液冷媒となって冷却器１１２に至る。
【０１７１】
ここで、低温低圧の液冷媒は、冷却ファン１１３の動作により搬送風路（図示せず）を通り各貯蔵室内の空気と熱交換され、冷却器１１２内の冷媒は蒸発気化する。この時、冷却室１１０内で各貯蔵室を冷却するための冷気を生成する。低温の冷気は冷却ファン１１３から冷蔵室１０４、貯蔵室１０５、製氷室１０６、冷凍室１０７、野菜室１０８に冷気を風路やダンパを用いて分流させ、それぞれの目的温度帯に冷却する。
【０１７２】
次に、貯蔵室１０５の冷却について説明する。冷却室１１０内に配置された冷却器１１２は、冷凍サイクルによって、−４０℃〜−２０℃程度に冷却される。これによって冷却室１１０内の空気が冷却され、冷却ファン１１３によって吐出口１３０を通り貯蔵室１０５内に送出される。
【０１７３】
吐出口１３０の下流側には箱体１２５が配置されており、吐出口１３０から貯蔵室１０５内に送出された冷気は、箱体１２５に当接し、箱体１２５自体を冷却する。前述したように、箱体１２５は金属で構成されたり、少なくともその一部に金属が用いられているため、その良好な熱伝導性により箱体１２５全体をすばやく、かつ、均一に冷却することが可能である。この時、扉１１９に取り付けられた蓋体１２７も箱体１２５と同一の金属で構成されているため、熱伝導性が良く、すばやく均一に冷却されることになる。したがって、箱体１２５と蓋体１２７に囲まれた独立収納区画１２６内は、温度分布のばらつきを最小限に抑えて均一に冷却されることとなる。また、金属の箱体１２５に積極的に冷気を当接させることにより、箱体１２５を急速に冷却し、それによって、独立収納区画１２６内に収納された被冷却物１２０を急速に冷凍することが可能となる。
【０１７４】
貯蔵室１０５内を循環し、箱体１２５を冷却した冷気は、吸入口１３１から冷却室１１０に帰還し、冷却器１１２によって再び冷却される。
【０１７５】
箱体１２５の天面に取り付けられた温度検知手段１３３は、独立収納区画１２６内部の空気温度、貯蔵室ケース１０５ａ、または、被冷却物１２０の温度を検知することができる。この温度情報は、電気的に接続された制御手段１３５に電気信号として送られ、制御手段１３５は、事前に設定された温度になるよう、冷却ファン１１３や冷凍サイクルを適切に制御する。具体的には、冷却ファン１１３や冷凍サイクルの運転間隔を可変させたりできる。
【０１７６】
尚、冷凍サイクルに蒸気圧縮式冷凍システムを用いる場合には、圧縮機１０９の回転数を制御して、冷却器１１２の温度自体を可変させることも可能である。
【０１７７】
また、貯蔵室１０５の設定温度としては、通常の冷凍室１０７の設定温度である−２０度程度、食品等を比較的軟らかく保存する−７℃程度、食品等の微凍結状態を維持する−３℃程度等が考えられる。これらの温度設定は一例であり、この３種類のみに限定されるものではない。
【０１７８】
独立収納区画１２６には貯蔵室ケース１０５ａが配置されているが、使用者は扉１１９を開放し、貯蔵室ケース１０５ａを手前側に引き出すことができる。この状態で、食品等の被冷却物１２０を貯蔵室ケース１０５ａ内に載置した後、再び貯蔵室ケース１０５ａを元の位置に戻し、扉１１９を閉めることになる。貯蔵室ケース１０５ａが無い場合を考えると、独立収納区画１２６の奥側へは手が届きにくかったり、また、手前側に被冷却物１２０を多数収納した場合には、奥側のスペースにアクセスしづらくなり、収納性が落ちることになる。貯蔵室ケース１０５ａを用い、手前に引き出せるように構成することにより、貯蔵室ケース１０５ａの奥側のスペースへの被冷却物１２０の収納性を向上させ、利便性を向上させることができる。また、前述したように、独立収納区画１２６の少なくとも内壁は金属で構成されており、貯蔵室ケース１０５ａ内部もすばやく温度分布のばらつきを最小限に抑えて、均一に冷却することが可能である。したがって、金属で囲まれた独立収納区画１２６内に貯蔵室ケース１０５ａを配置することで、使用者の被冷却物１２０の収納に際する利便性の向上と、温度分布のばらつきを抑えた均一な冷凍環境の維持を両立させていることになる。
【０１７９】
また、扉１１９を開放すると、冷蔵庫１００外の暖気が、独立収納区画１２６内部に流入することになるが、独立収納区画１２６内壁は金属で構成されているため、一旦温度上昇したとしてもすばやく設定温度まで復帰することができる。
【０１８０】
本実施の形態の場合、独立収納区画１２６内は、温度検知手段１３３、制御手段１３５、冷凍サイクル、及びその他の冷却手段によって約−７℃に温度調整されている。仮に、この独立収納区画１２６内の貯蔵室ケース１０５ａに、比較的高温である約１５℃程度の被冷却物１２０を収納するとする。独立収納区画１２６内は約−７℃に温度調節されているため、収納された被冷却物１２０は周囲から熱を奪われ、徐々に温度が低下していく。この被冷却物１２０の温度は、箱体１２５の天面に設けられた温度検知手段１３３によって検知され、５℃まで低下したところで、制御手段１３５からマイクロ（電磁）波発生手段１３４に信号が送られ、マイクロ（電磁）波発生手段１３４でマイクロ（電磁）波を発生させる。このマイクロ（電磁）波の周波数は２．５４ＧＨｚである。このマイクロ（電磁）波は、電気的に接続された同軸ケーブル等でアンテナ１３２に送られ、アンテナ１３２から被冷却物１２０に対して照射される。この時、被冷却物１２０に印加する電力は約２〜３Ｗであり、被冷却物１２０を冷却するエネルギーよりも十分に小さく、マイクロ（電磁）波を照射することで被冷却物１２０が温度上昇することはない。尚、マイクロ（電磁）波の周波数を２．５４ＧＨｚであるとしたが、本実施の形態での効果はこの周波数に限定されるものではなく、例えば、３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下であれば良い。
【０１８１】
ここで、被冷却物１２０は、肉などの内部に水分を含んだ食品であるとする。マイクロ（電磁）波を照射しない場合は、被冷却物１２０は、その表面から中心部に向かって徐々に凍結していくことになる。一方、マイクロ（電磁）波を照射した被冷却物１２０は、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態となる。ここで、過冷却状態とは、凍結点以下の温度に冷却された時に、熱力学的に安定な結晶が現れずに、不安定な液体状態で保持されている状態を言う。
【０１８２】
過冷却状態になった被冷却物１２０が、ある一定の温度、例えば−６℃になったことを温度検知手段１３３が検知すると、制御手段１３５からの信号により、マイクロ（電磁）波発生手段１３４の運転を止めたり、あるいは、出力を可変させたりする。このようにして、被冷却物１２０に対して、外部からある種の外乱を加えると過冷却状態が解除される。過冷却空間のどこか１箇所で過冷却が解除された場合には、その影響はほとんど瞬間的に過冷却空間全体に伝播するため、進行速度の極めて速い凍結が被冷却物１２０内部で生じる。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。この作用は、通常の急速凍結手法（極低温冷気利用等）で得られる冷凍品質と同様の結果を得るものであり、急速凍結を実質的に実現したものであると言える。
【０１８３】
また、過冷却状態を維持するためには、マイクロ（電磁）波の照射に加えて、独立収納区画１２６内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、箱体１２５と蓋体１２７が金属で構成されていることは、温度分布のばらつきを抑制し、運転中の温度変化幅を少なくすることに寄与している。
【０１８４】
またさらに、使用者の安全上、マイクロ（電磁）波が独立収納区画１２６外に漏洩することを防止する必要があり、箱体１２５と蓋体１２７が金属であることは、この目的に合致しているものである。尚、箱体１２５と蓋体１２７の嵌合部はマイクロ（電磁）波が漏れないような構成になっている。また、マイクロ（電磁）波漏洩防止という観点においても、箱体１２５と蓋体１２７はその全てを金属で構成する必要はなく、独立収納区画１２６の内壁面のみで良い。
【０１８５】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８の冷蔵庫の正面図であり、図１９は、同実施の形態８における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。尚、実施の形態７と同一の構成については、同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１８６】
図１８、図１９において、冷蔵庫１００は貯蔵室１０５を備えている。貯蔵室１０５内部の上方には金属で構成された箱体１２５が配置されており、この箱体１２５は、その天面が天面断熱壁１２１に、右側面が右側面断熱壁１２３に、背面が貯蔵室背面壁１２８に、それぞれ略密着するように隣接して設けられている。箱体１２５の左側面、及び底面は貯蔵室１０５内に暴露している状態になっていて、貯蔵室１０５と製氷室１０６とを断熱区画する断熱壁や、貯蔵室１０５及び製氷室１０６とを断熱区画する断熱壁は、存在しない。
【０１８７】
また、断熱箱体１０１の前面部には、貯蔵室１０５の扉１１９のパッキン１１８の下辺、製氷室１０６の扉（図示しない）のパッキン（図示しない）の下辺、冷凍室１０７の扉（図示しない）のパッキン（図示しない）の上辺が圧接し、貯蔵室１０５、製氷室１０６、冷凍室１０７を密閉できるようにトリム１４２が設けられている。尚、本実施の形態では、箱体１２５の配置を貯蔵室１０５の右上として説明したが、発明の効果はこの配置に限定されるものではなく、左上配置でも良いし、左右側面がそれぞれ断熱壁に隣接していても良い。箱体１２５の少なくとも１面が貯蔵室１０５内に暴露されていれば効果があるものである。
【０１８８】
扉１１９において、箱体１２５の開放部１３６に相当する位置には、金属で構成された蓋体１２７が設けられており、この箱体１２５と蓋体１２７で、略密閉された独立収納区画１２６を形成している。尚、蓋体１２７は必ずしも扉１１９に設ける必要はなく、例えば、箱体１２５に開閉自在に取り付けられていても良い。
【０１８９】
貯蔵室背面壁１２８において、箱体１２５の左方に製氷室吐出口１３７と、冷凍室背面断熱壁１１１において、冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９が設けられている。また、冷凍室吸入口１４０は冷凍室背面断熱壁１１１の下方に設けられている。
【０１９０】
冷凍室背面断熱壁１１１には、冷凍室１０７内部の温度を検知する冷凍室温度検知手段１４１が配置されており、制御手段１３５とは電気的に接続されている。尚、冷凍室温度検知手段１４１には、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると安価に構成することができる。
【０１９１】
以上のように構成された冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
【０１９２】
冷却室１１０内の空気は冷却器１１２によって低温に冷却され、冷却ファン１１３によって製氷室吐出口１３７と冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９を通じて、製氷室１０６及び冷凍室１０７内部に吐出される。貯蔵室１０５及び製氷室１０６と冷凍室１０７を断熱区画する断熱壁が存在しないため、製氷室吐出口１３７、冷凍室上段吐出口１３８、冷凍室下段吐出口１３９から吐出された冷気は、製氷室１０６及び冷凍室１０７を冷却した後、全て、冷凍室吸入口１４０から吸入され、冷却器１１２に循環される。
【０１９３】
この時、貯蔵室１０５には、製氷室１０６との断熱壁、冷凍室１０７の断熱壁が存在せず、空間的に開放されているため、箱体１２５の左底面及び底面は間接的に冷やされる。特に、製氷室吐出口１３７から吐出した冷気は、箱体１２５の左側面に、冷凍室上段吐出口１３８から吐出した冷気は、箱体１２５の底面に積極的に当たるので、冷気により直接的にも冷却される。
【０１９４】
冷凍室１０７内は、冷凍室温度検知手段１４１で検知する温度情報と、制御手段１３５によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態の場合は、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。
【０１９５】
したがって、箱体１２５の左側面と底面は冷凍雰囲気下に暴露しており、左側面と底面が冷却されることにより、箱体１２５全体が冷却されることになる。この時、箱体１２５は金属で構成されているため、良好な熱伝導性を持っており、箱体１２５の一部を冷却することで全体をすばやく冷却することが可能である。また、蓋体１２７も箱体１２５と同様の金属で構成されているため、略密閉された独立収納区画１２６内部をすばやく冷却できる。その結果、独立収納区画１２６内の、貯蔵室ケース１０５ａ内に載置された被冷却物１２０を急速凍結することができるようになる。さらには、箱体１２５と蓋体１２７は金属であるため、独立収納区画１２６内の温度分布ばらつきを抑制する効果もある。
【０１９６】
（実施の形態９）
図２０は、本発明の実施の形態９の冷蔵庫の正面図である。図２１は、同実施の形態９における冷蔵庫の側面断面図である。尚、実施の形態７、８と同一の構成については、同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０１９７】
図２０、図２１において、冷蔵庫１００は貯蔵室１０５を備えている。貯蔵室１０５内部の上方には金属で構成された箱体１２５が配置されており、この箱体１２５は、その下面を貯蔵室１０５内に暴露するように構成されている。
【０１９８】
扉１１９には、箱体１２５の開放部１３６に相当する位置に、金属で構成された蓋体１２７が設けられており、この箱体１２５と蓋体１２７で、略密閉された独立収納区画１２６を形成している。
【０１９９】
箱体１２５の背面には、その上方に箱体吐出口１４３と、下方に箱体吸入口１４４が設けられている。この箱体吐出口１４３と箱体吸入口１４４は、両方とも複数の小径穴で構成されている。尚、これら複数の小径穴はマイクロ（電磁）波が漏洩しない程度の大きさに設定されている。
【０２００】
独立収納区画１２６内には、貯蔵室ケース１０５ａが配置されており、被冷却物１２０を収納できるようになっている。また、箱体１２５の天面には温度検知手段１３３が設けられており、制御手段１３５と電気的に接続されている。同じく箱体１２５の天面にはアンテナ１３２が設けられており、マイクロ（電磁）波発生手段１３４と電気的に接続されている。このマイクロ（電磁）波発生手段は、制御手段１３５とも電気的に接続されている。
【０２０１】
貯蔵室背面壁１２８において、箱体吐出口１４３と相対する位置に、冷却室１１０からの冷気を箱体１２５内に送出する箱体吐出風路１４５が設けられている。また、箱体吸入口１４４と相対する位置には、箱体１２５からの冷気を冷却室１１０に帰還させる箱体帰還風路１４６が設けられている。また、貯蔵室背面壁１２８において、箱体１２５の左方に製氷室吐出口１３７と、冷凍室背面断熱壁１１１において、冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９が設けられている。また、冷凍室吸入口１４０は冷凍室背面断熱壁１１１の下方に設けられている。
【０２０２】
冷凍室背面断熱壁１１１には、冷凍室１０７内部の温度を検知する冷凍室温度検知手段１４１が配置されており、制御手段１３５とは電気的に接続されている。尚、冷凍室温度検知手段１４１には、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると安価に構成することができる。
【０２０３】
冷却室１１０内には、冷却器１１２と冷却ファン１１３が配置されている。冷却ファン１１３の上方には、電動ダンパ等に代表される風向（風量）可変手段１４７が設けられており、箱体吐出風路１４８と連結されている。さらに、この風向（風量）可変手段１４７は制御手段１３５と電気的に接続されている。ここでは、風向（風量）可変手段１４７は冷蔵室１０４への風向（風量）を可変する冷蔵室フラップ１４７ｂと貯蔵室１０５への風尚（風量）を可変する貯蔵室フラップ１４７ｂを有する電動ツインダンパとする。風向（風量）可変手段１４７には様々な方式が考えられ、例えば、電動でフラップの開閉を制御する電動ダンパや、温度によるガスの膨張を利用してフラップの開閉を制御する機械式ダンパなどが考えられる。本実施の形態では電動ダンパを利用したものとする。
【０２０４】
以上のように構成された冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
【０２０５】
冷却室１１０内の空気は冷却器１１２によって低温に冷却され、冷却ファン１１３によって製氷室吐出口１３７と冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９を通じて、製氷室１０６及び冷凍室１０７内部に吐出される。貯蔵室１０５及び製氷室１０６と冷凍室１０７を断熱区画する断熱壁が存在しないため、製氷室吐出口１３７、冷凍室上段吐出口１３８、冷凍室下段吐出口１３９から吐出された冷気は、製氷室１０６及び冷凍室１０７を冷却した後、全て、冷凍室吸入口１４０から吸入され、冷却器１１２に循環される。
【０２０６】
冷凍室１０７内は、冷凍室温度検知手段１４１で検知する温度情報と、制御手段１３５によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態の場合は、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。また、この場合は、風向（風量）可変手段１４７の貯蔵室フラップ１４７ａは閉じられており、箱体吐出風路１４５へ冷気が送出されることはない。
【０２０７】
したがって、箱体１２５の底面は冷凍雰囲気下に暴露しており、底面が冷却されることにより、箱体１２５全体が冷却されることになる。この時、箱体１２５は金属で構成されているため、良好な熱伝導性を持っており、箱体１２５の一部を冷却することで全体をすばやく冷却することが可能である。また、蓋体１２７も箱体１２５と同様の金属で構成されているため、略密閉された独立収納区画１２６内の、貯蔵室ケース１０５ａ内に載置された被冷却物１２０を急速凍結することができるようになる。さらには、箱体１２５と蓋体１２７は金属であるため、独立収納区画１２６内の温度分布ばらつきを抑制する効果もある。
【０２０８】
また、使用者が比較的高温の被冷却物１２０を食品収納ケース内に収納した場合は、箱体１２５の天面に設けた温度検知手段１３３が被冷却物１２０の温度を検知し、温度情報を制御手段１３５に送る。制御手段１３５にて所定温度以上であると判定されれば、制御手段１３５から風向可変手段４１へと信号が送られ、風向（風量）可変手段１４７の貯蔵室ダンパフラップ１４７ａを開き、箱体吐出風路１４５へと冷気を送出する。箱体吐出風路１４５を通過した冷気は、箱体吐出口１４３から独立収納区画１２６内に入り被冷却物１２０を冷却する。被冷却物１２０を冷却した冷気は、箱体吸入口１４４から箱体帰還風路１４９に入り、冷却室１１０内に帰還する。このように、独立収納区画１２６内の被冷却物１２０の温度により、冷気の流れを制御することができ、より精密な急速凍結制御をすることができるようになる。
【０２０９】
また、実施の形態７と同じように、独立収納区画１２６内を−７℃に温度調整し、比較的高温である約１５℃の被冷却物１２０を収納した場合を考えると、上記の動作に従って独立収納区画１２６内に冷気が導入される。実施の形態１では、箱体１２５からの間接冷却によって被冷却物１２０を冷却したが、本実施の形態では冷気を導入することによる直接冷却にて被冷却物１２０を冷却することができ、より速く被冷却物１２０の温度を下げることができる。被冷却物１２０が投入時の温度約１５℃から５℃になった時点で、アンテナ１３２からマイクロ（電磁）波が照射されるのであるが、独立収納区画１２６内への冷気導入により、被冷却物１２０の５℃到達時間を短縮することができる。
【０２１０】
被冷却物１２０に対してマイクロ（電磁）波を照射している間は、風向（風量）可変手段１４７の貯蔵室フラップ１４７ａを閉じ、独立収納区画１２６内への冷気導入を停止する。被冷却物１２０は、箱体１２５からの間接冷却のみで温度を徐々に下げていき、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態になる。この過冷却状態は、被冷却物１２０の温度が所定温度に達するまで継続される。過冷却状態を維持するためには、マイクロ（電磁）波の照射に加えて、独立収納区画１２６内部を比較的温度変化の少ない安定状態に維持する必要があり、独立収納区画１２６への冷気導入を停止して箱体１２５からの間接冷却に切り替えるのはこのためである。
【０２１１】
被冷却物１２０が所定温度に達した場合、例えば−６℃に達したことを温度検知手段１３３が検知すると、何らかの外乱を被冷却物１２０に加え、過冷却状態を解除させる。この過冷却解除がきっかけとなり、被冷却物１２０内部に進行速度が極めて速い凍結が発生する。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。尚、被冷却物１２０に外乱を加えるためには様々な方法が考えられる。例えば、照射するマイクロ（電磁）波の出力を可変させたり、出力を止めたりしても良い。また、過冷却継続中は冷気導入を停止していたが、冷気導入を再開させ、送風の刺激でもって過冷却を解除しても良い。
【０２１２】
（実施の形態１０）
［冷蔵庫の構成］
図２２は、本発明の実施の形態１０の冷蔵庫の正面図であり、図２３は、同実施の形態１０における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。尚、実施の形態７から９と同一の構成については、同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０２１３】
図２２、図２３において、冷蔵庫１００は貯蔵室１０５を備えている。貯蔵室１０５内部の上方には金属箱体１５０が配置されており、この金属箱体１５０は、その天面が天面断熱壁１２１に、右側面が右側面断熱壁１２３に、背面が貯蔵室背面壁１２８に、それぞれ略密着するように隣接して設けられている。金属箱体１５０の左側面、及び底面は貯蔵室１０５内に暴露している状態になっていて、貯蔵室１０５と製氷室１０６とを断熱区画する断熱壁や、貯蔵室１０５及び製氷室１０６と下方の冷凍室１０７とを断熱区画する断熱壁は存在しない。
【０２１４】
金属箱体１５０には、天面手前側に箱体吐出口１５１が設けられ、背面下方に箱体吸入口１５２が設けられている。この箱体吐出口１５１と、箱体吸入口１５２は、金属箱体１５０内において、概ね対角に位置する場所に配置されている。尚、箱体吐出口１５１と、箱体吸入口１５２は、複数の小径穴で構成されており、これら複数の小径穴はマイクロ（電磁）波が漏洩しない程度の大きさに設定されている。
【０２１５】
金属箱体１５０内には、被冷却物１２０を載置して収納するケース１５３が設けられており、扉１１９を開くことによりケース１５３を手前方向に引き出し、被冷却物１２０の出し入れを可能にしている。このケース１５３の前後方向の略中央部には、ケース１５３の左右全幅にわたって突起１５４が設けられており、ケース１５３の前面壁と突起１５４でもって、収納区画１５５が使用者に認知可能な形で形成されている。この収納区画１５５は、概ね箱体吐出口１５１の下方に配置されている。
【０２１６】
冷却室１１０内には、冷却器１１２と冷却ファン１１３が配置されている。冷却ファン１１３の上方には、電動ダンパ等に代表される風向（風量）可変手段１５６が配置されており、天面断熱壁１２１内に設けられた、貯蔵室冷気風路１５７と連結されている。さらに、この風向（風量）可変手段１５６は制御手段１３５と電気的に接続されている。また、風向（風量）可変手段１５６は、冷蔵室フラップ１５８と、貯蔵室フラップ１５９を備えるものとする。風向（風量）可変手段１５６には様々な方式が考えられ、例えば、電動でフラップの開閉を制御する電動ダンパや、温度によるガスの膨張を利用してフラップの開閉を制御する機械式ダンパなどが考えられる。本実施の形態では電動ダンパを利用したものとする。また、貯蔵室冷気風路１５７の下流側は、箱体吐出口１５１に対向する位置に配置されている。
【０２１７】
貯蔵室背面壁１２８において、箱体吸入口１５２内と相対する位置には、金属箱体１５０からの冷気を冷却室１１０に帰還させる貯蔵室帰還風路１６０が設けられている。また、金属箱体１５０の左方には製氷室吐出口１３７が設けられている。
【０２１８】
冷凍室背面断熱壁１１１においては、冷凍室上段吐出口１３８と、冷凍室下段吐出口１３９が設けられている。また、冷凍室吸入口１６１は、冷凍室背面断熱壁１１１の下方に設けられている。
【０２１９】
冷凍室背面断熱壁１１１には、冷凍室１０７内部の温度を検知する冷凍室温度検知手段１４１が配置されており、制御手段１３５とは電気的に接続されている。尚、冷凍室温度検知手段１４１には、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると安価に構成することができる。
【０２２０】
金属箱体１５０の天面部には、金属箱体１５０内にマイクロ（電磁）波を照射するアンテナ（マイクロ（電磁）波照射手段）１３２が設けられており、マイクロ（電磁）波（電磁）波発生手段１３４、制御手段１３５と電気的に接続されている。
【０２２１】
［冷蔵庫の動作（制御）及び作用］
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
【０２２２】
冷却室１１０内の空気は、冷却器１１２によって低温に冷却され、冷却ファン１１３によって、製氷室吐出口１３７と冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９を通じて製氷室１０６及び冷凍室１０７内部に吐出される。貯蔵室１０５及び製氷室１０６と冷凍室１０７を断熱区画する断熱壁が存在しないため、製氷室吐出口１３７、冷凍室上段吐出口１３８、冷凍室下段吐出口１３９から吐出された冷気は、製氷室１０６及び冷凍室１０７を冷却したあと、冷凍室吸入口１４０から吸入され、冷却器１１２に帰還する。冷凍室１０５内は、冷凍室温度検知手段１４１で検知する温度情報と、制御手段１３５によって、事前に設定された温度を維持するように制御される。本実施の形態の場合は、冷凍雰囲気下に制御されるものとする。また、この場合は、風向（風量）可変手段１５６の貯蔵室フラップ１５９は閉じられており、貯蔵室冷気風路１５７へ冷気が送出されることはない。
【０２２３】
使用者が比較的高温の被冷却物１２０をケース１５３内に収納した場合は、金属箱体１５０の天面に設けた温度検知手段１３３が被冷却物１２０の温度を検知し、温度情報を制御手段１３５に送る。制御手段１３５にて所定温度以上であると判定されれば、制御手段１３５から風向（風量）可変手段１５６へと信号が送られ、貯蔵室フラップ１５９を開き、貯蔵室冷気風路１５７へと冷気を送出する。貯蔵室冷気風路１５７を通過した冷気は、箱体吐出口１５１から独立収納区画１２６内に入り被冷却物１２０を冷却する。被冷却物１２０は、収納区画１５５内に置かれることによって、その位置をある程度固定される。つまり、概ね箱体吐出口１５１の下部に置かれるため、効率よく、急速に冷凍することができる。
【０２２４】
被冷却物１２０を冷却した冷気は、箱体吸入口１５２から貯蔵室帰還風路１６０に入り、冷却室１１０内に帰還する。この時、箱体吐出口１５１と箱体吸入口１５２は、金属箱体１５０内で概ね対角に配置されているので、金属箱体１５０内を満遍なく冷却することができ、温度分布が改善でき、安定した凍結環境を得ることができる。
【０２２５】
金属箱体１５０内は、冷凍室１０７に比べて高温に設定されており、仮に金属箱体１５０の空気を冷凍室１０７経由で冷凍室吸入口１６１から帰還させると、冷凍室１０７内の保存食品の温度を上げてしまう恐れもある。この点を考慮すると、本実施の形態では、貯蔵室帰還風路１６０を冷凍室吸入口１６１から独立させているため、保存食品の昇温を招く恐れはない。
【０２２６】
次に、温度検知手段１３３によって検知された被冷却物１２０の温度が５℃まで低下したところで、制御手段１３５からマイクロ（電磁）波発生手段１３４に信号が送られ、発生させたマイクロ（電磁）波をマイクロ（電磁）波照射手段１３２にて、被冷却物１２０に対して照射される。
【０２２７】
被冷却物１２０を肉などの内部に水分を含んだ食品であるとすると、マイクロ（電磁）波を照射することにより、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態となる。この過冷却状態になった被冷却物１２０が、ある一定の温度、例えば−６℃になったことを温度検知手段１３３が検知すると、制御手段１３５からの信号により、マイクロ（電磁）波発生手段１３４の運転を止めたり、あるいは、出力を可変させたりする。このようにして、被冷却物１２０に対して、外部からある種の外乱を加えると過冷却状態が解除される。過冷却空間のどこか１箇所で過冷却が解除された場合には、その影響はほとんど瞬間的に過冷却空間全体に伝播するため、進行速度の極めて速い凍結が被冷却物１２０内部で生じる。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。
【０２２８】
このように過冷却現象を利用した急速凍結を行うのであるが、この時、金属箱体１５０内部が約−７℃に温度設定されているので、過冷却解除後され、被冷却物１２０内の急速凍結がある程度進行した後は緩慢凍結の状態になる。従って、過冷却状態を解除した後に、別の手段でもって被冷却物１２０を急凍させることが、効率的に冷凍品質を向上させる上で有効になる。過冷却解除がなされた後、被冷却物１２０の温度変化を温度検知手段１３３にて検知すると、制御手段１３５からの信号が冷却ファン１１３に送られ、送風運転が開始される。また、貯蔵室フラップ１５９も連動して開放され、貯蔵室冷気風路１５７と箱体吐出口１５１を介して、金属箱体１５０内に冷気が導入され、被冷却物１２０を急速に冷却し始める。この時、被冷却物１２０を収納区画１５５に載置すると、箱体吐出口１５１から最も近い場所に被冷却物１２０を配置させることとなり、効率的な急速凍結が可能になる。
【０２２９】
この時、マイクロ（電磁）波照射手段１３２が、箱体吐出口１５１の近傍に配置されていると、被冷却物１２０に対し最短の距離に両者を配置することになり、過冷却状態を維持するためのマイクロ（電磁）波照射と、急速凍結のための冷気送風を最も効率のよく行うことができ、高品位な冷凍が可能になる。
（実施の形態１１）
［冷蔵庫の構成］
図２４は、本発明の実施の形態１１の冷蔵庫の正面図であり、図２５は、同実施の形態１１における冷蔵庫の側面断面図を示すものである。尚、実施の形態７から１０と同一の構成については、同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【０２３０】
図２４、図２５において、冷蔵庫１００は貯蔵室１０５を備えている。貯蔵室１０５内部の上方には金属箱体１５０が配置されており、この金属箱体１５０は、その天面が天面断熱壁１２１に、右側面が右側面断熱壁１２３に、背面が貯蔵室背面壁１２８に、それぞれ略密着するように隣接して設けられている。金属箱体１５０の左側面、及び底面は貯蔵室１０５内に暴露している状態になっていて、貯蔵室１０５と製氷室１０６とを断熱区画する断熱壁や、貯蔵室１０５及び製氷室１０６と下方の冷凍室１０７とを断熱区画する断熱壁は存在しない。
【０２３１】
また、断熱箱体１０１の前面部には、貯蔵室１０５の扉１１９のパッキン１１８の下辺、製氷室１０６の扉（図示しない）のパッキン（図示しない）の下辺、冷凍室１０７の扉（図示しない）のパッキン（図示しない）の上辺が圧接し、貯蔵室１０５、製氷室１０６、冷凍室１０７を密閉できるようにトリム１４２が設けられている。尚、本実施の形態では、金属箱体１５０の配置を貯蔵室１０５の右上として説明したが、発明の効果はこの配置に限定されるものではなく、左上配置でも良いし、左右側面がそれぞれ断熱壁に隣接していても良い。金属箱体１５０の少なくとも１面が冷凍雰囲気下に置かれた貯蔵室１０５内に暴露されていれば効果があるものである。
【０２３２】
扉１１９において、金属箱体１５０の開放部１３６に相当する位置には、金属で構成された蓋体１２７が設けられており、この金属箱体１５０と蓋体１２７で、略密閉された独立収納区画１２６を形成している。尚、蓋体１２７は必ずしも扉１１９に設ける必要はなく、例えば、金属箱体１５０に開閉自在に取り付けられていても良い。
【０２３３】
貯蔵室背面壁１２８において、金属箱体１５０の左方に製氷室吐出口１３７と、冷凍室背面断熱壁１１１において、冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９が設けられている。また、冷凍室吸入口１４０は、冷凍室背面断熱壁１１１の下方に設けられている。さらに、貯蔵室背面壁１２８の後方には、各貯蔵室に冷気を送出する第１の冷却ファン１６４が設けられている。この第１の冷却ファン１６４は、制御手段１３５と電気的に接続されている。
【０２３４】
冷凍室背面断熱壁１１１には、冷凍室１０７内部の温度を検知する冷凍室温度検知手段１４１が配置されており、制御手段１３５とは電気的に接続されている。尚、冷凍室温度検知手段１４１には、温度による抵抗値の変化を利用したサーミスタ等を用いると安価に構成することができる。
【０２３５】
天面断熱壁１２１には、貯蔵室１０５と製氷室１０６を連通させる風路１６２が形成されており、一方の開口部が金属箱体１５０の上方に対向して設けられ、もう一方は製氷室１０６に開口している。さらに、金属箱体１５０側の開口部には、第２の冷却ファン１６３が概ね下方に冷気を送出するように配置されている。また、この第２の冷却ファン１６３も制御手段１３５と電気的に接続されている。尚、第２の冷却ファン１６３の配置は本実施の形態のみに限定されるものではなく、冷気が風路１６２内を製氷室１０６から金属箱体１５０に向けて送出される位置であれば、その効果に違いはない。例えば、製氷室１０６の開口部に配置し、製氷室１０６内の冷気を風路１６２に送出しても良い。
【０２３６】
貯蔵室１０５内の金属箱体１５０内には、被冷却物１２０を載置して収納するケース１０５ａが設けられており、扉１１９を開くことによりケース１０５ａを手前方向に引き出し、被冷却物１２０の出し入れを可能にしている。このケース１０５ａの前後方向の略中央部には、ケース１０５ａの左右全幅にわたって突起１６５が設けられており、ケース１０５ａの前面壁と突起１６５でもって、収納区画１６６が使用者に認知可能な形で形成されている。この収納区画１６６は、概ね第２の冷却ファン１６３の下方に配置されている。
【０２３７】
金属箱体１５０の天面部には、金属箱体１５０内にマイクロ（電磁）波を照射するマイクロ（電磁）波照射手段１３２が設けられており、マイクロ（電磁）波（電磁）波発生手段１３４、制御手段１３５と電気的に接続されている。
【０２３８】
［冷蔵庫の動作（制御）及び作用］
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
【０２３９】
冷却室１１０内の空気は、冷却器１１２によって低温に冷却され、第１の冷却ファン１６４によって、製氷室吐出口１３７と冷凍室上段吐出口１３８と冷凍室下段吐出口１３９を通じて製氷室１０６及び冷凍室１０７内部に吐出される。貯蔵室１０５及び製氷室１０６と冷凍室１０７を断熱区画する断熱壁が存在しないため、製氷室吐出口１３７、冷凍室上段吐出口１３８、冷凍室下段吐出口１３９から吐出された冷気は、製氷室１０６及び冷凍室１０７を冷却したあと、冷凍室吸入口１４０から吸入され、冷却器１１２に帰還する。
【０２４０】
この時、貯蔵室１０５には、製氷室１０６との断熱壁、冷凍室１０７の断熱壁が存在せず、空間的に開放されているため、金属箱体１５０の左側面及び底面は間接的に冷やされる。しかしながら、金属箱体１５０は天面断熱壁１２１や右側面断熱壁１２３に隣接して配置されるため、冷凍室１０７よりも室温が比較的高く、例えば−７℃程度になるように設定される。
【０２４１】
ここで、金属箱体１５０内のケース１０５ａに、比較的高温である約１５℃程度の被冷却物１２０を収納するとする。金属箱体１５０内は約−７℃に温度調節されているため、収納された被冷却物１２０は周囲から熱を奪われ、徐々に温度が低下していく。この被冷却物１２０の温度は、金属箱体１５０の天面に設けられた温度検知手段１３３によって検知され、５℃まで低下したところで、制御手段１３５からマイクロ（電磁）波発生手段１３４に信号が送られ、発生させたマイクロ（電磁）波をマイクロ（電磁）波照射手段１３２にて、被冷却物１２０に対して照射される。
【０２４２】
被冷却物１２０を肉などの内部に水分を含んだ食品であるとすると、マイクロ（電磁）波を照射することにより、水の凍結点である０℃を過ぎても凍結しない過冷却状態となる。この過冷却状態になった被冷却物１２０が、ある一定の温度、例えば−６℃になったことを温度検知手段１３３が検知すると、制御手段１３５からの信号により、マイクロ（電磁）波発生手段１３４の運転を止めたり、あるいは、出力を可変させたりする。このようにして、被冷却物１２０に対して、外部からある種の外乱を加えると過冷却状態が解除される。過冷却空間のどこか１箇所で過冷却が解除された場合には、その影響はほとんど瞬間的に過冷却空間全体に伝播するため、進行速度の極めて速い凍結が被冷却物１２０内部で生じる。その結果、最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を急速に通過することができ、高品位な冷凍を実現することができる。
【０２４３】
このように過冷却現象を利用した急速凍結を行うのであるが、前述したように金属箱体１５０内部が約−７℃に温度設定されているので、過冷却解除後され、被冷却物１２０内の急速凍結がある程度進行した後は緩慢凍結の状態になる。従って、過冷却状態を解除した後に、別の手段でもって被冷却物１２０を急凍させることが、効率的に冷凍品質を向上させる上で有効になる。過冷却解除がなされた後、被冷却物１２０の温度変化を温度検知手段１３３にて検知すると、制御手段１３５からの信号が第２の冷却ファン１６３に送られ、送風運転が開始される。この第２の冷却ファン１６３の運転により、製氷室１０６内の冷気が風路１６２を通じて金属箱体１５０の天面に吹き付けられる。製氷室１０６は冷凍室１０７と同一空間であり、約−１８℃近辺に温度調整されている。金属箱体１５０内部よりも低い温度の冷気を吹き付けることにより、金属箱体１５０をさらに冷却し、被冷却物１２０を急速に凍結させることができる。この時、被冷却物１２０を収納区画１６６に載置すると、第２の冷却ファン１６３からの冷気吐出口に最も近い場所に配置させることができ、効率的な急速凍結が可能になる。
【０２４４】
この時、マイクロ（電磁）波照射手段１３２が、第２の冷却ファン１６３の近傍に配置されていると、被冷却物１２０に対し最短の距離に両者を配置されることになり、過冷却状態を維持するためのマイクロ（電磁）波照射と、急速凍結のための冷気送風を最も効率のよく行うことができ、高品位な冷凍が可能になる。
【０２４５】
尚、本実施の形態においては、第２の冷却ファン１６３を金属箱体１５０の天面に向けて送風できる位置に配置したが、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、第２の冷却ファンは金属箱体１５０の側面や底面に配置させてもよい。冷凍雰囲気下に温度調整された部屋からの冷気を金属箱体１５０における被冷却物１２０近傍に送出することができれば、その効果に変わりはない。
【０２４６】
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る冷凍装置は、複数の断熱部材からなる冷凍装置本体と、冷凍装置本体内に配置され、被冷却物を収納する貯蔵室と、貯蔵室内を冷却する冷却手段と、を備える冷凍装置であって、少なくとも１面が開放され、金属で構成され、貯蔵室内に第１の空間を有するように配置されている箱体と、箱体内に収容された被冷却物にマイクロ波を照射するように構成されているマイクロ波照射手段と、をさらに備えている態様の一例を示すものである。
【０２４７】
また、本実施の形態１２に係る冷凍装置では、箱体内に収容された被冷却物の温度を検知する温度検知手段と、制御手段と、をさらに備え、制御手段は、温度検知手段が検知した被冷却物の温度が、被冷却物内の水分子が凝集する第１温度になると、冷却手段を停止させ、冷却手段を停止させた後、マイクロ波照射手段に被冷却物にマイクロ波を照射させ、温度検知手段が検知した被冷却物の温度が、被冷却物が第１温度よりも低く、最大氷結晶生成帯よりも低い温度である第２温度になると、マイクロ波照射手段を停止させ、冷却手段を作動させるように構成されていてもよい。
【０２４８】
［冷凍装置の構成］
図２６は、本発明の実施の形態１２に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【０２４９】
図２６に示すように、本実施の形態１２に係る冷凍装置は、冷凍装置本体１３、該冷凍装置本体１３内に配置された貯蔵室２、冷却器７と冷凍システム２７を有する冷却手段、箱体２０、アンテナ１２とマイクロ波発生手段２８を有するマイクロ波照射手段、温度検知手段２９、及び制御手段３０を備えている。
【０２５０】
冷凍装置本体１３は、複数の断熱部材で構成されていて、前面が開放された筐状に形成されている。冷凍装置本体１３の前面には、扉４が適宜な手段により、開閉自在に取り付けられている。また、冷凍装置本体１３の前面には、パッキン５が設けられている。パッキン５は、扉４を閉じたときに、冷凍装置本体１３内と外気とを遮断するように構成されている。
【０２５１】
また、扉４には、該扉４を閉じたときに、箱体２０の開放部２１（図２参照）を閉鎖するように、蓋体２２が設けられている。蓋体２２は、マイクロ波を箱体２０外に漏れないようにする観点から、金属で構成されていることが好ましい。また、箱体２０の開放部２１と、蓋体２２には、マイクロ波が漏れないように、適宜な手段が設けられている。
【０２５２】
冷凍装置本体１３の内部空間には、背面断熱壁１７が設けられている。背面断熱壁１７よりも前方の空間が、貯蔵室２を構成し、背面断熱壁１７よりも後方の空間が冷却室２４を構成する。背面断熱壁１７には、貯蔵室２と冷却室２４を連通するように、吐出口２５及び吸入口２６が設けられている。
【０２５３】
冷却室２４内には、冷却器７とファン８が設けられている。冷却器７は、例えば、熱交換器で構成されている。冷却器７には、冷凍システム２７が接続されている。冷凍システム２７で圧縮等されて、冷却された冷媒が冷却器７に送出される。冷却器７では、冷却された冷媒と、冷却室２４内の空気が熱交換して、冷却室２４内の空気が冷却される。そして、ファン８により、冷却された空気（冷気）が、吐出口２５から貯蔵室２内に送出され、貯蔵室２内の冷気が、吸入口２６から冷却室２４内に戻る。
【０２５４】
貯蔵室２内には、箱体２０が、第１空間２００を有するように配置されている。すなわち、貯蔵室２を構成する冷凍装置本体１３の内壁と、箱体２０を構成する外壁との間に、空間（第１空間２００）を有するように、箱体２０が貯蔵室２内に配置されている。第１空間２００は、箱体２０を効率よく冷却する観点から、その体積が大きい方が好ましい。
【０２５５】
箱体２０は、本実施の形態１２においては、金属で構成されていて、前面が開放されている（前面に開放部２１が設けられている（図２参照））。なお、箱体２０は、第１空間２００にさらされている外壁の一部と、当該部分に対応する内壁が、金属で構成されていれば、他の部分が、樹脂等金属以外の材料で構成されていてもよい。被冷却物１９をより効率的に冷却し、マイクロ波を箱体２０外に漏れないようにする観点から、箱体２０は、全体が金属で構成されていることが好ましい。
【０２５６】
また、本実施の形態１２においては、箱体２０は、貯蔵室２を構成する冷凍装置本体１３の内壁と接触するように配置したが、これに限定されず、箱体２０は、貯蔵室２に第１空間２００を有するように配置されていれば、どのように配置されていてもよい。箱体２０を効率よく冷却する観点から、箱体２０は、該箱体２０を構成する外壁が、冷気と接触する面積が大きくなるように、配置されていることが好ましい。
【０２５７】
箱体２０の内部には、ケース３が配置されている。ケース３は、効率よく被冷却物１９を収納するためのものである。また、箱体２０の内部には、アンテナ１２が設けられている。アンテナ１２は、マイクロ波発生手段２８と電気的に接続されている。マイクロ波照射手段は、マイクロ波発生手段２８で発生させたマイクロ波をアンテナ１２から被冷却物１９に照射するように構成されている。
【０２５８】
また、箱体２０の内部には温度検知手段２９が設けられている。温度検知手段２９は、被冷却物１９の温度を検知して、検知した温度を制御手段３０に出力するように構成されている。
【０２５９】
制御手段３０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理器とメモリ等に例示される記憶器を有している。制御手段３０は、冷凍装置を構成する各機器を制御するように構成されている。
【０２６０】
［冷凍装置の動作］
次に、本実施の形態１２に係る冷凍装置の動作について、図２７を参照しながら説明する。
【０２６１】
図２７は、本実施の形態１２に係る冷凍装置の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。
【０２６２】
まず、箱体２０を含む貯蔵室２内が、冷却手段によって、約−７℃に温度調整されているとする。このとき、本実施の形態１２に係る冷凍装置の使用者が、約１５℃の被冷却物１９をケース３に収納したとする。
【０２６３】
図２７に示すように、制御手段３０は、温度検知手段２９が検知した被冷却物１９の温度Ｔを取得する（ステップＳ１０１）。ケース３に収納された被冷却物１９は、箱体２０内が約−７℃であるため、周囲に熱を奪われて、徐々に温度が低下する。
【０２６４】
そして、制御手段３０は、ステップＳ１０１で取得した被冷却物１９の温度Ｔが、第１温度になる（ステップＳ１０１でＹｅｓ）と、ステップＳ１０３に進む。ここで、第１温度は、被冷却物１９内の水分子が凝集する温度である。一般的には、１０℃前後で、食品内の水分子は、凝集し始め、５℃で凝集が活発に起こる。このため、第１温度は、１０℃以下、かつ、５℃以上の間で任意に設定することができる。
【０２６５】
ステップＳ１０３では、制御手段３０は冷却手段を停止させる、具体的には、ファン８を停止させる。そして、制御手段３０は、マイクロ波照射手段を作動させて、被冷却物１９にアンテナ１２からマイクロ波を照射させる（ステップＳ１０４）。なお、被冷却物１９に照射されるマイクロ波の電力量は、被冷却物１９を冷却するエネルギーよりも小さくなるように、予め実験等で求めておくことができる。
【０２６６】
これにより、被冷却物１９内の水分子の凝集が抑制されるとともに、被冷却物１９内の温度ムラが抑制される。また、被冷却物１９内で、氷結晶核の生成も抑制されるので、被冷却物１９を安定して、過冷却状態にすることができる。
【０２６７】
次に、制御手段３０は、再び、温度検知手段２９が検知した被冷却物１９の温度Ｔを取得する（ステップＳ１０５）。そして、制御手段３０は、ステップＳ１０５で取得した温度Ｔが、第２温度になる（ステップＳ１０６でＹｅｓ）と、ステップＳ１０７に進む。ここで、第２温度は、第１温度よりも低く、最大氷結晶生成帯よりも低い温度である。一般的に、最大氷結晶生成帯は、０〜−５℃であるため、第２温度は、−５℃より低い温度で、任意に設定することができる。なお、第２温度は、実質的に−５℃であってもよい。
【０２６８】
ステップＳ１０７では、マイクロ波照射手段を停止させて、被冷却物１９へのマイクロ波の照射を停止させる。マイクロ波の照射停止後、被冷却物１９の過冷却状態が自然に解除される。
【０２６９】
次に、制御手段３０は、冷却手段を作動させる（ステップＳ１０８）。具体的には、ファン８を作動させて、貯蔵室２内に、冷却室２４内の冷気を積極的に送出する。このとき、箱体２０は、金属で構成されているため、被冷却物１９よりも温度の低下が早く行われる。
【０２７０】
このため、箱体２０内の温度を急速に低下させることができ、ひいては、被冷却物１９に冷気を直接吹き付けるよりも早く、被冷却物１９の温度を低下させることができる。これにより、被冷却物１９を急速に冷凍（凍結）することができる。
【０２７１】
このように、本実施の形態１２に係る冷凍装置では、被冷却物１９を急速に凍結することができ、被冷却物１９の品質を保つことができる。
【０２７２】
なお、本実施の形態１２に係る冷凍装置を冷蔵庫に備えてもよいことは、言うまでもない。
【０２７３】
［変形例１］
次に、本実施の形態１２に係る冷凍装置の変形例について、図２８を参照しながら説明する。
【０２７４】
本実施の形態１２における変形例１の冷凍装置は、制御手段が、マイクロ波照射手段の停止を温度検知手段が検知した被冷却物の温度が、被冷却物が第１温度よりも低く、最大氷結晶生成帯よりも低い温度である第２温度になり、その後、被冷却物の温度が上昇するまでの時間である第１時間経過後に実行するように構成されている態様を例示するものである。
【０２７５】
図２８は、本実施の形態１２における変形例１の冷凍装置の冷却動作を模式的に示すフローチャートである。なお、本変形例１の冷凍装置は、実施の形態１２に係る冷凍装置と構成は同じであるため、その構成の説明は省略する。
【０２７６】
図２８に示すように、本変形例１の冷凍装置の冷却動作は、実施の形態１２に係る冷凍装置の冷却動作と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０６とステップＳ１０７との間に、ステップＳ１０６ａ及びステップＳ１０６ｂが行われる点が異なる。
【０２７７】
具体的には、制御手段３０は、温度検知手段２９が検知した被冷却物１９の温度Ｔが、第２温度になる（ステップＳ１０６でＹｅｓ）と、制御手段３０の図示されない時計部により、温度Ｔが第２温度になってからの時間ｔを計る（ステップＳ１０６ａ）。
【０２７８】
制御手段３０は、ステップＳ１０６で計時した時間ｔが、第１時間になる（ステップＳ１０６ｂでＹｅｓ）と、マイクロ波照射手段を停止させる（ステップＳ１０７）。ここで、第１時間は、被冷却物が第２温度になり、その後、被冷却物の温度が上昇するまでの時間であり、予め実験等により、その時間を設定することができる。
【０２７９】
このように構成された本変形例１の冷凍装置であっても、実施の形態１２に係る冷凍装置と同様の作用効果を奏することができる。また、本変形例１の冷凍装置では、マイクロ波照射手段の停止を遅らせることにより、被冷却物１９の過冷却状態をより長く維持することができ、過冷却状態が解除されるまでの被冷却物１９の温度をより低くすることができる。このため、被冷却物１９の品質をより、高く保つことができる。
【０２８０】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０２８１】
以上のように、本発明にかかる冷凍装置、それを備える冷蔵庫、及び冷凍装置の運転方法は、金属箱体による温度分布が少なく安定した凍結環境の維持と、同じく金属箱体による高い熱伝導性を利用した急速凍結と、過冷却現象を利用した急速凍結を行うことができるので、細胞破壊の少ない高品位な凍結を実現することができるようになる。このため、家庭用の冷蔵庫に適用できるほかに、業務用の冷蔵庫などにも適用できる。
【符号の説明】
【０２８２】
２  貯蔵室
３  ケース
７  冷却器（冷却手段）
８  ファン（冷却手段）
１３  冷凍装置本体
１４  天面断熱壁
１５  底面断熱壁
１６  側面断熱壁
１７  背面断熱壁
１８  冷却室断熱壁
１９  被冷却物
２０  箱体
２１  開放部
２２  蓋体
２３  独立収納区画
２４  冷却室（冷却手段）
２５  吐出口（冷却手段）
２６  吸入口（冷却手段）
２７  冷凍システム（冷却手段）
２８  マイクロ波発生手段
３１  上部吐出口（冷却手段）
３２  下部吐出口（冷却手段）
３４  仕切壁
３５  第１の貯蔵室
３６  第２の貯蔵室
３７  箱体吐出口
３８  箱体吸入口
４１  風向可変手段
【図１】
2011135863.tif 000003
【図２】
2011135863.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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